Lesson 3 工程力学概述

绪论§1．概述一、工程力学1．工程力学——是研究物体机械运动的一般干什么及构件承受载荷能力的一门学科。

2．主要内容：静力学——理论力学的一部分，研究受力平衡。

材料力学——变形与破坏。

运动力学——运动规律。

3．基本概念（1）刚体——在受力作用时不发生变形的物体。

（2）机械运动——物体的空间位置随时间而改变（最基本的形式）（3）构件——工程中的结构元件，机器零部件等。

（4）静止——物体的空间位置不随时间而改变（机械运动的特殊情况）（5）强度——物体抵抗外力作用的最大能力。

（6）刚度——物体抵抗变形的能力。

（7）稳定性——物体保持平衡状态的能力。

4．构件设计原则（1）满足强度要求；（2）满足刚度要求；（3）满足稳定性要求。

§2 工程力学与生产实践的关系及研究方法1．关系（1）符合客观规律从实际工程中总结出来（2）指导实际工程如：设计横截面积2．研究方法（1）观察实际工程研究提练出理论公式（2）实验（3）分析问题：撇开次要的，偶然的因素，分析本质（4）综合，抽象归纳公理、定律、假想§3 工程力学在专业中的地位与作用技术基础课，是基础课与专业课这间的桥梁。

第一篇静力学引言1．理论力学——是研究物体机械运动一规律的学科。

其基础：伽利略，牛顿的定律（古典）后引入，相对论力学（光速30万k m/s）和量子力学（微观粒子）。

理论力学：静力学——受力平衡与力的关系运动学——研究物体运动的几何性质动力学——研究物体运动变化与所受力之间的关系。

2．静力学的研究内容（1）物体的受力分析约束反力（2）力系的简化一组力作用于同一物体上——力系（3）平衡条件及其应用故：静力学——讨论物体在力系作用下处于平衡时所满足的条件，以及这些条件在工程中的应用。

静力学的研究地象——刚体（不变形）第一章静力学基础§1-1 力的概念一、力的定义力——是指物体间相互的机械作用。

这种作用的结果将使物体的机械运动状态发生改变，同时使物体发生变形。

机械专业英语课文翻译机械专业英语课文翻译导语：“翻”是指的这两种语言的转换，即先把一句甲语转换为一句乙语，然后再把一句乙语转换为甲语；“译”是指这两种语言转换的过程，把甲语转换成乙语，在译成当地语言的文字中，进而明白乙语的含义。

以下是机械专业英语课文翻译，希望大家喜欢！机械专业英语课文翻译Lesson 2 力和力的作用效果任何机器或机构的研究表明每一种机构都是由许多可动的零件组成。

这些零件从规定的运动转变到期望的运动。

另一方面，这些机器完成工作。

当由施力引起的运动时，机器就开始工作了。

所以，力和机器的研究涉及在一个物体上的力和力的作用效果。

力是推力或者拉力。

力的作用效果要么是改变物体的形状或者运动，要么阻止其他的力发生改变。

每一种力在它施加的零件上都会产生压力。

通过人使用力臂的作用或者通过带有机械运动的机器，就产生了力的作用。

力在发生物理或者化学的改变，重力，或者在运动中改变时就产生了。

当力的作用是朝物体外延伸的，被称为拉力。

在承受拉力的时候时被称为处于拉力状态。

力也可以使物体缩短或者挤压。

这样的力称为压力。

或者由于力对物体进行扭转，所以再一种力被称为扭转力或扭矩。

还有另一种力是剪切力，它看起来可以使材料互相之间发生层或者分子发生滑动或者滑落。

每一种力可以单独作用，也可以组合作用。

例如，一个向下的力作用在一根垂直的钢梁上，压向此梁。

如果此梁是水平放置的，那么负载作用在中间，梁的底部由于向外延伸，受到拉力。

同时，梁的上部受到压力。

如果挤压和拉伸的力足够大，使材料的层发生相互滑动，剪切力就产生了。

几个力作用的另外一个例子是在车床上对一个零件进行车削加工。

随着工件的旋转和刀具靠近工件的移动，切削刃的楔入作用产生一个剪切力。

这个力使得金属看起来像以切屑的形式从工件上流出来一样。

如果一个工件被安装在车床的两个顶尖之间，顶尖对工件施加一个压力。

车床夹头驱动工件产生剪切力。

作用在刀具的压力产生拉力和压力，同时还有剪切力。

工程力学讲义静力学静力学的基本概念1、平衡——平衡是物体机械运动的特殊形式，是指物体相对地球处于静止或匀速直线运动状态。

2、刚体——在外界的任何作用下形状和大小都始终保持不变的物体。

或者在力的作用下，任意两点间的距离保持不变的物体。

刚体是一种理想化的力学模型。

一个物体能否视为刚体，不仅取决于变形的大小，而且和问题本身的要求有关。

3、力——力是物体相互间的机械作用，其作用结果使物体的形状和运动状态发生改变。

1. 静力学公理基本概念力系——作用于同一物体或物体系上的一群力。

等效力系——对物体的作用效果相同的两个力系。

平衡力系——能使物体维持平衡的力系。

合力——在特殊情况下，能和一个力系等效的一个力。

公理一 (二力平衡公理)要使刚体在两个力作用下维持平衡状态，必须也只须这两个力大小相等、方向相反、沿同一直线作用。

公理二 (加减平衡力系公理)可以在作用于刚体的任何一个力系上加上或去掉几个互成平衡的力，而不改变原力系对刚体的作用。

推论 (力在刚体上的可传性)作用于刚体的力，其作用点可以沿作用线在该刚体内前后任意移动，而不改变它对该刚体的作用。

公理三 (力平行四边形公理)作用于物体上任一点的两个力可合成为作用于同一点的一个力，即合力。

合力的矢由原两力的矢为邻边而作出的力平行四边形的对角矢来表示。

即，合力为原两力的矢量和。

矢量表达式：R= F1+F2推论 (三力汇交定理)当刚体在三个力作用下平衡时，设其中两力的作用线相交于某点，则第三力的作用线必定也通过这个点。

公理四 (作用和反作用公理)任何两个物体间的相互作用的力，总是大小相等，作用线相同，但指向相反，并同时分别作用于这两个物体上。

公理五 (刚化公理)设变形体在已知力系作用下维持平衡状态，则如将这个已变形但平衡的物体变成刚体（刚化），其平衡不受影响。

2. 力对点之矩力矩：表示力使物体绕某点转动效应的量称为力对点之矩简称力矩。

它的大小为力F的大小与力臂d的乘积，它的正负号表示力矩在平面上的转向。

工程力学工程力学所包含的内容极其广泛，我们学习了其中的“工程静力学”和“材料力学”两部分。

很多人问工程力学有什么作用。

其实工程力学是培养具备力学基础理论知识、计算和试验能力，能在各种工程（如机械、土建、材料、能源、交通、航空、船舶、水利、化工等）中从事与力学有关的科研、技术开发、工程设计和力学教学工作的高级工程科学技术人才。

由此可知工程力学的作用是巨大的。

首先，工程静力学，它是研究作用在平衡物体上的及其相互关系。

而材料力学则研究在外力的作用下，工程基本构件内部将产生什么力，这些力是怎样分布的，将发生什么变形，以及这些变形对于工程构件的正常工作将会产生什么影响；其次，对于工程构件的类型，它是各式各样的，但是构件的几何形状和几何尺寸可以大致分为杆、板、壳和板块等几类。

杆是在某一方向上的尺寸比其余两个方向的尺寸大得多的构件。

我们主要研究了梁、轴、柱等杆类构件；最后，关于工程力学的研究模型和分析方法。

在工程静力学中，其研究对象是刚体，所要研究的问题是确定构件的受力，所以采用的方法是平衡的方法，与此相关，必须正确分析各物体之间接触与连接方式，以及不同的接触和连接方式将产生何种相互作用力。

而在材料力学中，其研究对象是变形体，所要研究的问题是，在外力作用下，会产生什么样的变形、什么样的内力，这些变形和内力对构件的正常工作又会产生什么样的影响。

因此，在这一类问题中，重要的是学会分析变形，分析内力和应力，并应用于解决工程设计中的强度、刚度和稳定性问题。

有了上述概念后，我们才能更好地去讨论有关工程力学的详细问题。

首先是平衡的概念，平衡是指物体相对与惯性参考系处于静止或等速直线运动状态。

工程静力学中最简单的是二力平衡，它的充要条件是两个力大小相等，方向相反，并沿同一直线作用。

而对于平面的一般力系，它的充要条件是力系的主矢和对任意一点的主矩同时等于零，也称为平衡条件。

表达式分别为：⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫===⇒⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎬⎫===⇒⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫===∑∑∑∑∑∑∑∑=====0)(00)0(00)(011111F Mo Fy Fx Fi Mo Fyi Fxi Fi Mo Mo Fi Fr n i n i ni n i n i 除此之外，还有“二矩式”和“三矩式”，分别为：()()线上三点不能位于同一条直、、；轴两点连线不能垂直与、c b 0)(0)(0)(Ma x a 0)(0)(0a F Mc F Mb F b F Mb F Ma Fx ⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫===⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫===∑∑∑∑∑∑其次是研究方法：1．选取研究对象； 2．进行受力分析； 3． 建立平衡方程。

第三课Overview of Engineering Mechanics工程力学概述当我们观察我们周围就会发现世界充满“物品”：机器，设备，工具；我们已经设计，建造，并使用的物品；木头，金属，陶瓷和塑料制品。

根据我们使用的经验知道，有些物品比其它物品更好；他们使用寿命较长，费用较低，噪音更低，更好看，或者更方便我们使用。

然而，在理想的情况下，每一件产品都是设计人员工具其对某些“功能要求”的理解而设计出来的，也就是说，在设计过程中，应该回答这样的问题，即“它应该具有哪种确切的功能？”在工程领域，主要功能通常是承受由于重力，惯性力，压力等作用的一些类型的载荷。

从我们居住房屋的梁到飞机机翼，都必须有一个适当的材料，尺寸，在较合理的寿命基础上具有较合理的成本并能可靠地完成其功能的产品结构连接的组合。

在实践中，工程力学方法常被应用在两个完全不同领域：(1) 任何新装置的研发都需要对其结构，尺寸，材料，载荷，耐久性，安全和成本的反复考虑。

(2) 当一个装置（意外地）发生失效后，通常需要进行研究，找出失效的原因，并找出潜在的纠正措施。

最好的设计往往都是不断排除薄弱环节的演变过程。

对许多工程师来说，上述过程既可以令人非常的陶醉又可以使人非常的愉快，更何况（有时）对我们是有利的。

对于任何实际的问题，总是缺乏足够完整和有用的信息。

我们很少准确地知道实际荷载和工作状态，因此，所做的分析工作也很少是精确的。

虽然我们的数学可以准确，全面的分析一般只能近似，而且不同技术水平的人能得到不同的解。

在工程力学研究领域，大多数问题要想得到唯一解就要充分的理想化，但应该清楚，“现实世界”远不非理想化程度，因此为了得到问题的解决方案不得不进行一些理想化假设。

我们要考虑的技术领域通常被称为“静力学”和“材料力学”，“静力学”，指的是研究作用在固定装置上的作用力，“材料力学”指的是施加到结构的力（变形，载荷限制等）的影响。

但是，事实上很多设备都不是静态的，如果与动力学有关的额外负荷被考虑了的话，那么静力学的研究方法完全适用于动态的情况，只要动态力相对静态载荷较小，系统通常被认为是静态的。