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工程力学静力学与材料力学PPT课件

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工程力学(静力学与材料力学)(第2版)教学课件第3章 力偶系

工程力学(静力学与材料力学)(第2版)教学课件第3章 力偶系

6
力偶的等效条件
作用于刚体上的两个力偶等效的条件是力偶矩矢相等， 即两个力偶矩矢相等的力偶等效。
力偶的性质
性质一 力偶不能与一个力等效,也不能与一个力平衡。 性质二 力偶可在其作用面或平行平面内任意移动,而 不改变力偶对刚体的作用效应。
性质三 只要力偶矩矢的大小与方向不变,即使改变力 与力偶臂的大小，均不改变力偶对刚体的作用效应。
工程力学（静力学与材料力学）
4
§2 力偶矩矢与力偶的性质
力偶
力偶-等值、反向、作用线平行的力F与F’组成的力系, 并用（F,F’）表示。
力偶作用面-两力作用线所在平面
力偶臂-两力作用线间垂直距离d
力偶系-作用于刚体上的一组力偶
平面力偶系-各力偶作用面的方位 相同的力偶系
空间力偶系-各力偶作用面的方位
工程力学（静力学与材料力学）
7
§3 力偶系的合成与平衡条件
力偶系的合成
刚体上两个力偶,力偶矩矢 M1与M2，转换至A与B点,得
M1rF1 M2 rF2
F F1F2 形成M
M rF r(F1F2) rF1rF2
M M1M2 MR
n
MR Mi
i1
空间力偶系可合成为一合力偶，其力偶矩矢等于
系内各分力偶矩矢的矢量和 。
MO (F )Fd
MO (F ) 2ABO
平面力对点之矩是代数量，使刚体绕矩心沿逆时针
方向转动者为正，反之为负。
工程力学（静力学与材料力学）
2
力对点之矩矢
空间力系各力，使刚体绕同一点转动的转轴方位不 同, 力对点之矩应该用矢量表示，即力对点之矩矢。
MO (F ) r F
r-A点对于O点的矢径 rF Frsin Fd

工程力学 静力学与材料力学高等教育出版社PPT 轴向拉压和剪切

工程力学 静力学与材料力学高等教育出版社PPT 轴向拉压和剪切
412sin22cos45135???????????当2245135???????????????45???材料力学?45?135245????2135?????245????2135????剪应力互等定理
材料力学
第一节 概
述
连杆
内燃机的连杆
材料力学
由二力杆组成的桥梁桁架
材料力学
由 二 力 杆 组 成 的 桁 架 结 构
FN 2 F
(压 )
FN 3 2F (拉)
3、作轴力图
O 1 B 4F 2 2 C 3F 3 3 D 2F 注意:在集中外力作 用的截面上，轴力 图有突变，突变大 小等于集中力大小.
1 3F +
2F
+ -
-F
FN -图
FN max 3F （在OB段）材料力学源自O1B 4F
C 3F 3
材料力学
材料的力学性能——材料受力以后变形和破坏的规律。
即：材料从加载直至破坏整个过程中表现出来的反映材
料变形性能、强度性能等特征方面的指标。比例极
限 p、弹性模量E、泊松比、极限应力 等。
0
试验设备
材料力学
试验设备
材料力学
试件: (a)圆截面标准试件： l=10d (10倍试件) 或 l=5d (5倍试件)
，
b b
材料力学
第五节 轴向拉（压）时 的强度计算
材料力学
工作应力：计算所得杆内应力
失效：当工作应力超过某一容许值时，材料不能安
全、正常工作。
极限应力：材料失效前所能承受的最大应力，以 u
表示。
FN u A
工作应力
材料力学
强度指标(失效应力)

工程力学课件ppt

工程力学课件ppt
机器人的动力学分析
机器人需要精确控制其运动状态，通过动力学分析可以优化其运动性能和操作精度。
05
工程实际应用
工程实际中力学的重要性
确保建筑安全
工程力学对于建筑物的设计、施工和结构安全至关重要，它确保 建筑物在各种环境条件下保持稳定和安全。
优化结构成本
通过合理应用工程力学，可以优化结构设计，降低材料成本和施 工成本，提高建筑的经济效益。
04
动力学分析
动力学分析的基本原理
动静力学平衡原理
物体在力的作用下，其运动状态会发生改变，但整体 上仍保持平衡状态。
牛顿运动定律
物体在力的作用下，其加速度与作用力成正比，与物 体质量成反比。
动能定理和势能定理
动能和势能是描述物体运动状态的两种基本方式，动 能定理和势能定理分别描述了它们的变化规律。
机械设计
在机械设计中，工程力学被用于分析机器部件的受力情况、疲劳寿命 和稳定性，以确保机器的安全运行。
工程实际中力学的未来发展趋势
新材料与新工艺
随着新材料和新工艺的发展 ，工程力学将更加注重研究 材料和工艺的本质性能和最 佳组合方式，以实现更高效
、更经济的结构设计。
数值模拟与智能化
随着计算机技术和数值模拟 技术的发展，工程力学将更 加注重通过数值模拟来预测 结构和系统的性能，实现智
动量方程
力等于动量变化率。
能量方程
力等于能量变化率。
03
材料力学
材料力学的基本概念
要点一
材料力学的发展历史
材料力学作为工程力学的一个分支， 有着长久的发展历史，最早可以追溯 到16世纪，而到了19世纪，材料力学 已经发展成为一门独立的学科。
要点二
材料力学的定义

工程力学(静力学与材料力学)第二篇第十章弯曲内力PPT优秀课件

工程力学(静力学与材料力学)第二篇第十章弯曲内力PPT优秀课件

FAy
bF l
FBy
aF l
解：1. 支反力计算
2. 建立剪力与弯矩方程
AC 段
CB 段
F S1 F A y bl F , (0 x1a) 单辉M 祖1 ,材 料F 力A 学x y 1 教 程b l x F 1, ( 0x 1a )
F S 2 F B ya l ,F (0 x 2b ) M 2F Bx y 2a l x F 2, ( 0x 2 1b 8)
单辉祖,材料力学教程
16
剪力与弯矩图
表示 FS 与 M 沿杆轴（x轴）变化情况 的图线，分别称为剪力图与弯矩图
画剪力图
FS
qlqx 2
－直线
F S(0)q 2,l F S(l)q 2l
画弯矩图
Mqlxqx2 22
－二次抛物线
土建等类技术部门画法
单辉祖,材料力学教程
17
例题
例 4-1 建立剪力与弯矩方程，画剪力与弯矩图 Nhomakorabea2
§1 引 言
弯曲实例 弯曲及其特征
单辉祖,材料力学教程
3
弯曲实例
单辉祖,材料力学教程
4
弯曲及其特征
外力特征： 外力或外力偶的矢量垂直于杆轴 变形特征：杆轴由直线变为曲线
弯曲与梁：以轴线变弯为主要特征的变形形式－弯曲 以弯曲为主要变形的杆件－梁
计算简图：画计算简图时，通常以轴线代表梁
单辉祖,材料力学教程
5
§2 梁的外力与计算简图
约束形式与反力 梁的类型
单辉祖,材料力学教程
6
约束形式与反力
主要约束形式与反力
可动铰支座，垂直于支承平面的支反力 FR 固定铰支座，支反力 FRx 与 FRy 固定端，支反力 FRx , FRy与矩为 M 的支反力偶

工程力学(静力学与材料力学)1静力学基础PPT课件

工程力学(静力学与材料力学)1静力学基础PPT课件

力和力矩
作用在刚体上的力的效应 与力的可传性
16
COLLEGE OF FOOD SCIENCE SCAU
力和力矩
作用在刚体上的力的效应与力的可传性
力使物体产生两种运动效应：
若力的作用线通过 物体的质心，则力将使物 体在力的方向平移。
若力的作用线不 通过物体质心，则力将 使物体既发生平移又发 生转动。
即可视为集中力；而桥面施
加在桥梁上的力则为分布力。
14
COLLEGE OF FOOD SCIENCE SCAU
力和力矩
力的概念
力是矢量：
矢量的模表示力的大小； 矢量的作用线方位以及箭头表示力的方向； 矢量的始端（或未端）表示力的作用点。
15
COLLEGE OF FOOD SCIENCE SCAU
静力学研究物体的受力与平衡的一般规律，平衡 是运动的特殊情形，是指物体对惯性参考系保持静 止或作匀速直线平动。
静力学的研究模型是刚体。
4
COLLEGE OF FOOD SCIENCE SCAU
工程力学（静力学与材料力学）
第一篇 静力学
第1章 静力学基础
5
COLLEGE OF FOOD SCIENCE SCAU
COLLEGE OF FOOD SCIENCE SCAU

力和力矩
力的概念
力(force)对物体的作用效应取决于力的大小、方 向和作用点。
力的大小反映了物体间相互作用的强弱程度。 国际通用的力的计量单位是“牛顿”简称“牛”，英 文字母N和kN分别表示牛和千牛。
力的方向指的是静止质点在该力作用下开始 运动的方向。沿该方向画出的直线称为力的作用线， 力的方向包含力的作用线在空间的方位和指向。

工程力学(静力学与材料力学)(第2版)教学课件第7章-材料力学基础

工程力学(静力学与材料力学)(第2版)教学课件第7章-材料力学基础

轴AB,弯扭组合
35
本章结束
工程力学（静力学与材料力学）
36
构件内的一些力学量（例如各点的位移）可 用坐标的连续函数表示，也可采用无限小的数 学分析方法。
当空穴或裂纹不能
忽略时，采用断裂力
学方法专门研究。
裂纹
工程力学（静力学与材料力学）
13
均匀性假设 均匀性：材料的力学性能与其在构件中的位置无关
钢的显微照片
灰口铸铁的 显微照片
微观非均匀，宏观均匀
工程力学（静力学与材料力学）
工程力学（静力学与材料力学）
10
材料力学的研究对象
主要研究对象是杆, 以及由若干杆组成 的简单杆系结构。
工程力学（静力学与材料力学）
11
§2 材料力学的基本假设
连续性假设 均匀性假设 各向同性假设 基本假设小结
工程力学（静力学与材料力学）
12
连续性假设
连续性：在构件所占有的空间内处处充满物质
工程力学（静力学与材料力学）
33
弯曲
在垂直于杆轴的外力或矢量垂直于杆轴的外 力偶作用下，杆件轴线由直线变为曲线
以轴线变弯为主要特征的变形形式，称为弯曲
工程力学（静力学与材料力学）
34
基本变形 组合变形
组合变形形式
轴向拉压，扭转，弯曲 由两种或三种不同基本变形组成的 变形形式
螺旋桨轴,拉扭组合
工程力学（静力学与材料力学）
14
各向同性假设
各向同性：材料沿各个方向的力学性能相同
金属材料
纤维增强复合材料
晶粒－各向异性 材料－宏观各向同性
工程力学（静力学与材料力学）
宏观各向异性材料
15
基本假设小结

工程力学(静力学与材料力学)ppt课件

.
我的课堂要求
关闭手机＝游戏机 不许趴桌子上 不许随便进出
.
工程力学 引言
.
一、基本概念
（构件、载荷、变形、失稳）
人类生活离不开建筑物和机械，
而建筑物和机械的安全对人类生
.
存是第一位的。
Tacoma 海峡大桥 ( 美国Tacoma市 )
因设计不良 1940年破坏
.
Tacoma 海峡新桥
Tacoma 大桥破坏过程
工程力学
大家好！
主讲教师：冯伟 办公室： 314
.
静力学与材料力学
.
工程力学 导入
.
工程力学（应用力学）：
是将力学原理应用到实际工程 系统的科学。
.
课程地位：
专业基础课。是钢筋混凝土结构理论、 交通土建工程的构造与施工、房屋建 筑学等课程的基础。 可直接应用于生产实践中。
相关专业的考研专业课。
件都会受到力的作用，这些力称为载荷。
q
在桥构面件板设作计用在时钢，梁首先汽需车要通分过析轮与胎计作用算在构 件的所分受布各力外模力型的大小. 桥和面方上向的。集中力模型
3、变形 ：在外力作用下，构件的形状 与尺寸发生改变，构件形状与尺寸的变
化称为变形。
a、弹性变形：
变 外力解除后可以消失的变形。 形 b、塑性变形（残余变形）：
“F ”:只表示力的大. 小。（模值）
思考题：
说明下列公式和文字的意义和区别。
（1） F1 F2
（2） F1 F2
（3） 力F 1 等效于力 F 2
.
2、力系的概念
力系是作用在物体上的一群力。
平衡力系
能使刚体维持平衡的力系。
等效力系
F3

工程力学(静力学与材料力学)(第2版)教学课件第1章 静力学基础


工程力学（静力学与材料力学）
8
光滑面约束
摩擦力可忽略不计的面约束，称为光滑面约束。
约 束：限制物体接触点沿公 法线且指向约束方向的位移 约束力：沿公法线方向指向被 约束的物体
工程力学（静力学与材料力学）
9
光滑圆柱类铰链
1. 铰 链
物体间圆柱形孔销连接,简称铰链,摩擦力一般忽略不计. 约 束：限制物体受约束处垂直销钉轴 线方位的线位移 约束力：作用线通过且垂直销钉轴线的 力F, 也可用互垂分力Fx与Fy表示
工程力学（静力学与材料力学）
FB FB'
15
§5 受力图
实例分析
图示重为W的圆轮，A点由绳AB系住，D点靠在光滑曲面上。试 问圆轮受哪些力。
1. 将圆轮单独画出。
2. 重心C，作用重力W，主动力。
3. 连接点A，绳索约束，拉力FA，沿绳索AB 。
4. 接触点D，光滑面约束，压力FD，沿公法线。
工程力学（静力学与材料力学）
16
受力分析的几个概念
为了研究平衡或运动被选择的物体，称为研究对象。 解除约束后的物体，称为分离体。 表示分离体及其上所受全部主动力与约束力的简图，称为受力图。
画受力图的步骤与要点
1. 选择研究对象，并画其分离体图；
2. 在分离体上，画作用其上的主动力；
3. 在分离体的每个被约束处，画相应约束力。
平面与空间力系: 各力作用线均位于同一平面的力系称 为平面力系，否则称为空间力系 汇交与平行力系: 各力作用线汇交于同一点的力系称为 汇交力系,各力作用线互相平行的力系称为平行力系
力偶系: 作用在同一物体上的一组力偶
工程力学（静力学与材料力学）
4
§2 工程力学简介

工程力学 静力学与材料力学高等教育出版社PPT 复杂应力状态强度问


r1 1
材料力学
复杂应力状态强度问题
实验表明：此理论对于大部分脆性材料受拉应力作 用，结果与实验相符合，如铸铁受拉、扭。
局限性： 1、未考虑另外二个主应力影响，
2、对没有拉应力的应力状态无法应用，
3、对塑性材料的破坏无法解释，
材料力学
复杂应力状态强度问题
—最大拉应变理论（第二强度理论）

结论：强度是安全的。
材料力学
复杂应力状态强度问题
例2 已知： 和
试写出最大切应力
理论和畸变能理论
的表达式。
解：首先确定主应力 1＝ 2
材料力学
＋
1 2
2＋4 2
－
2＝0
3＝ 2
1 2
2＋4 2
复杂应力状态强度问题
对于最大切应力理论
r3=1-3= 2＋4 2

材料力学
max

o (共同的极限值) max
复杂应力状态强度问题
最大拉应力理论
2 1 3 = b

材料力学
max
1 ( 1 0)

o max
b
复杂应力状态强度问题
最大拉应力理论
断裂条件
1 b
1 b
nb
强度条件
将设计理论中直接与许用应力[σ]比较的量,称之为相当 应力σri 即
材料力学
复杂应力状态强度问题
例1
已知 ：铸铁构件上
危险点的应力
状态。铸铁拉
伸许用应力
[] =30MPa。
试校核该点的强度。
材料力学
复杂应力状态强度问题
解：首先根据材料和应力

工程力学 静力学与材料力学高等教育出版社PPT 压杆稳定


0.57 s
临界应力总图
材料力学
五、注意问题：
1、计算临界力、临界应力时，先计算柔度，判断所用公式。
2、对局部面积有削弱的压杆，计算临界力、临界应力时， 其截面面积和惯性距按未削弱的尺寸计算。但进行强度 计算时需按削弱后的尺寸计算。
例：一压杆长L=1.5m，由两根 56568 等边角钢组成，两端铰 支，压力 F=150kN，角钢为A3钢，试用欧拉公式或经验公式 求临界压力和安全系数。经验公式：σcr=304-1.12λ(MPa) 。
材料力学
丧失稳定性
失稳
构件的失稳通常突然发生，所以，其危害很大。

1907年加拿大劳伦斯河上，跨度为548米的魁北克大桥，因 压杆失稳，导致整座大桥倒塌。 脚手架倒塌

材料力学
平衡的稳定性

稳定平衡

不稳定平衡

随遇平衡

理想压杆：材料均质、各向同性, 压力绝对沿轴线
材料力学

压杆的平衡稳定性
解：1、判断临界荷载大小
7m
= l / i ,
两端铰支
两端固定
a=（1*5）/（d/4）=20/d ,
b= （0.5*7）/（d/4）= 14/d .
材料力学
a ＞b
Fcra ＜ Fcrb
2、计算各杆临界力的大小
2E 2 210 10 3 P 100 P 206 0
2 EI
(2l )
2
Pcr
2 EI
l2
0.7 =0.5
=2
=1
0.5l
C
l
2l
l
l
[例]：试由挠曲线近似微分方程，导出两端固定细长压杆 的临界力公式。
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注意： 静力学是材料力学的基础，而材料力
学更是其他专业. 课程的基础。
40
第一篇 静力学
.
41
第一章
静力学基本概念 与物体受力分析
.
42
一、 基本概念
1、什么是力学？ 力学是研究物体机械运动一般规律的科学。
墨子： “力，形之所以奋也”。
力是物体为什么改变其状态的原因。
所阐述的规律带有普遍性，是一门基础科学。
.
38
思考题：
构件受力后，由于塑性屈服引起 塑性变形而导致其丧失正常工作 能力，试问这种情况是属于强度、 刚度还是稳定性问题。
.
39
工 静力学
研究物体的受力与平衡的规律。
程
力
学 材料力学
研究物体在外力作用下的变 形与破坏（或失效）的规律，
为合理的设计构件提供有关
强度、刚度与稳定性分析的
基本理论与方法。
.
9
我的课堂要求
关闭手机＝游戏机
不许趴桌子上
不许随便进出
.
10
工程力学 引言
.
11
一、基本概念
（构件、载荷、变形、失稳）
人类生活离不开建筑物和机械，
而建筑物和机械的安全对人类生
.
12
存是第一位的。
Tacoma 海峡大桥 ( 美国Tacoma市 )
因设计不良 1940年破坏
.
Tacoma 海峡新桥
（去除载荷后有显著的塑性变形）
.
32
2、构件应具备足够的刚度 （即抵抗 弹性变形的能力）
.
33
2、构件应具备足够的刚度
.
34
2、构件应具备足够的刚度
☻对某些构件，刚.度条件起控制作用。 35
3、构件应具备足够的稳定性 （即保 持初始平衡状态的能力）
.
36
3、构件应具备足够的稳定性
.
37
强度、刚度、稳定性 统称为构件的承载能力。
件，并应用这些条件解决静力学实际问题。
.
46
§1-1 静力学基本概念
几个基本概念
一、刚体
是指在力的作用下不变形的物体，即刚体 内部任意两点间的距离始终保持不变。
.
47
§1-1 静力学基本概念
几个基本概念
一、刚体
是指在力的作用下不变形的物体，即刚体 内部任意两点间的距离始终保持不变。
工程力学
大家好！
主讲教师：冯伟
办公室： 314
.
1
静力学与材料力学
.
2
工程力学 导入
.
3
工程力学（应用力学）：
是将力学原理应用到实际工程 系统的科学。
.
4
课程地位：
专业基础课。是钢筋混凝土结构理论、 交通土建工程的构造与施工、房屋建筑 学等课程的基础。 可直接应用于生产实践中。
相关专业的考研专业课。
13
Tacoma 大桥破坏过程
.
14
1、构件 ：组成机械与
结构的基本单元（零、 部件），统称为构件。
.
15
1、构件
.
16
1、构件
大型汽轮机 转子
.
17
1、构件
斜拉桥的绳索
.
18
1、构件
.
19
2、载荷 ：当机械与结构工作时，各构
件都会受到力的作用，这些力称为载荷。
q
桥面板作用在钢梁 汽车通过轮胎作用在桥
化称为变形。
a、弹性变形：
变 外力解除后可以消失的变形。 形 b、塑性变形（残余变形）：
外力解除后不能消失的变形。
.
22
4、失稳 ：在一定外力作用下，构件突 然发生不能保持其原有平衡形式（初
始平衡状态）的现象，称为失稳。
.
23
台南高屏大桥断裂
2000年8月27日下午3时20分，台湾南部高屏大桥断裂，
大桥中间下陷部分长达100米。17辆车坠河，22人受伤
。事故原因是桥墩失稳。 .
24
台南高屏大桥断裂
2000年8月27日下午3时20分，台湾南部高屏大桥断裂
，大桥中间下陷部分长达100米。17辆车坠河，22人受
伤。事故原因是桥墩失稳. 。
25
台南高屏大桥断裂
2000年8月27日下午3时20分，台湾南部高屏大桥断裂
I hear and I forget.
听而忘记
I see and I remember. 见而牢记
I do and I understand. 行而理解
.
8
❖课程基本信息
理论授课80学时 最终成绩：笔试70分+平时30分
❖课程要求
不缺课，认真听讲，独立完成作业。 平时成绩完全根据到课率和作业完成率给分。
.
45
二、静力学主要研究三方面的问题
（研究物体的受力分析、力系的简化（或等效替换）、 建立各种力系的平衡条件。）
1、物体的受力分析：分析物体（包括物体系）
受哪些力，每个力的作用位置和方向，并画出物体 的受力图。
2、力系的简化（或等效替换）：用一个简单
力系等效代替一个复杂力系。
3、力系的平衡条件：建立各种力系的平衡条
的分布力模型
. 面上的集中力模型 20
2、载荷 ：当机械与结构工作时，各构
件都会受到力的作用，这些力称为载荷。
q
在桥构面件板设作计用在时钢，梁首先汽需车要通分过析轮与胎计作用算在构桥 件的所分受布各力外模力型的大小. 面和上方的向集。中力模型 21
3、变形 ：在外力作用下，构件的形状 与尺寸发生改变，构件形状与尺寸工程联系紧密。
.
6
学习方法：
弄清基本概念：观察生活实例，适当
读些参考书。
注意分析问题的过程：基本假设、基
本方法、基本要点。
养成写总结和体会的习惯。
认真完成作业：理解概念、体验方法，
学会举一反三。
.
7
“要勤奋地做练习，只有这样， 你才会发现哪些你理解了，哪些 你还没有理解”
，大桥中间下陷部分长达100米。17辆车坠河，22人受
伤。事故原因是桥墩失稳. 。
26
二、对构件设计提出的要求
1、构件应具备足够的强度 （即抵抗
破坏的能力）
a、断裂
破 坏
.
27
二、对构件设计提出的要求
1、构件应具备足够的强度 （即抵抗 破坏的能力）
a、断裂
破 坏
.
28
二、对构件设计提出的要求
1、构件应具备足够的强度 （即抵抗 破坏的能力）
直接服务于工程,又是一. 门技术科学。
43
2、什么是物体的机械运动？
是指物体在空间的位置随时间变化而 变化的过程，包括变形和流动。
力与运动之间的关系，属于动力学，我们要
研究的首先是静力学。.
44
3、什么是静力学？ 研究物体在力的作用下的平衡条件的科学。
4、什么是平衡？ 是机械运动的特例，是指物体相对于惯性参 考系保持静止或匀速直线运动。
a、断裂
破 坏
.
29
二、对构件设计提出的要求
1、构件应具备足够的强度 （即抵抗 破坏的能力）
a、断裂
破 坏
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30
二、对构件设计提出的要求
1、构件应具备足够的强度 （即抵抗 破坏的能力）
a、断裂
破 坏
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31
二、对构件设计提出的要求
1、构件应具备足够的强度 （即抵抗 破坏的能力）
a、断裂
破
坏
b、塑性屈服