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工程力学重要知识点汇报人:AA2024-01-26AAREPORTING目录工程力学基本概念与原理静力学分析与应用材料力学性质与测试方法结构力学分析方法与技巧弹性力学基础知识梳理塑性力学基础知识梳理PART01工程力学基本概念与原理REPORTINGAA工程力学的定义工程力学是研究物体机械运动规律的科学,是力学的一个分支。它主要研究物体在外力作用下的平衡、稳定性和变形等问题,为工程设计提供理论基础和计算方法。研究对象工程力学的研究对象包括刚体、弹性体、塑性体等不同类型的物体,以及这些物体在不同外力作用下的力学行为。工程力学定义及研究对象力学系统及其分类力学系统指由一组相互作用的物体组成的系统,这些物体之间通过力相互作用。分类根据系统内物体之间的相互作用方式和性质,力学系统可分为静力学系统、动力学系统和振动系统等。包括牛顿第一定律(惯性定律)、牛顿第二定律(动量定律)和牛顿第三定律(作用与反作用定律)。这些定律揭示了物体运动的基本规律。牛顿运动定律牛顿运动定律在工程领域有着广泛的应用,如机械设计、航空航天、土木工程等。它们为分析和解决工程问题提供了基本的理论和方法。应用牛顿运动定律及应用应力指物体内部单位面积上的内力,表示物体内部的受力状态。应变指物体在外力作用下产生的形状和尺寸的变化,表示物体的变形程度。位移指物体在外力作用下产生的位置变化。关系应力、应变和位移之间存在密切的关系。在弹性范围内,应力与应变成正比;当超过弹性范围时,物体将发生塑性变形。同时,位移是应力和应变的综合体现,反映了物体的整体变形情况。01020304应力、应变与位移关系PART02静力学分析与应用REPORTINGAAVS包括二力平衡公理、加减平衡力系公理、力的平行四边形法则和作用与反作用公理。约束类型根据约束性质的不同,可分为柔索约束、光滑面约束、光滑铰链约束和固定端约束等。静力学公理静力学公理与约束类型通过力的平行四边形法则或三角形法则进行合成,得到合力的大小和方向。各力在任意两个相互垂直的坐标轴上的投影的代数和分别等于零,即ΣFx=0和ΣFy=0。平面汇交力系合成平面汇交力系平衡条件平面汇交力系合成与平衡条件空间汇交力系合成通过力的平行四边形法则或三角形法则进行合成,得到合力的大小、方向和作用线。空间汇交力系平衡条件各力在三个相互垂直的坐标轴上的投影的代数和分别等于零,即ΣFx=0、ΣFy=0和ΣFz=0。空间汇交力系合成与平衡条件摩擦现象当两个相互接触的物体之间有相对运动或相对运动趋势时,在接触面上会产生阻碍相对运动的力,这种力称为摩擦力。摩擦力计算根据摩擦定律,摩擦力的大小与正压力成正比,方向与接触面相切,且与相对运动或相对运动趋势的方向相反。静摩擦力的最大值称为最大静摩擦力,滑动摩擦力和滚动摩擦力分别有不同的计算公式。摩擦现象及摩擦力计算PART03材料力学性质与测试方法REPORTINGAA拉伸试验通过拉伸试验机对试样施加轴向拉力,测定其在拉伸过程中的应力-应变曲线、抗拉强度、屈服强度、延伸率等指标。压缩试验对试样施加轴向压力,测定其在压缩过程中的应力-应变曲线、抗压强度、压缩模量等指标。性能指标材料的拉伸和压缩性能指标是评价材料力学性能的重要依据,如抗拉强度、屈服强度、延伸率、抗压强度等。材料拉伸压缩试验及性能指标弯曲性能材料在弯曲变形下的性能,如抗弯强度、弯曲模量等。剪切性能材料在剪切变形下的性能,如抗剪强度等。扭转性能材料在扭转变形下的性能,如抗扭强度、剪切模量等。弯曲扭转剪切等变形形式下材料性能布氏硬度试验:用一定直径的钢球或硬质合金球,以规定的试验力压入试样表面,保持规定时间后卸除试验力,测量试样表面的压痕直径。布氏硬度值以压痕单位表面积上的平均压力表示。洛氏硬度试验:用金刚石圆锥或钢球压头,在试验力作用下压入试样表面,测量压痕深度。洛氏硬度值以压痕深度表示。维氏硬度试验:用相对面夹角为136°的金刚石正四棱锥体压头,以规定的试验力压入试样表面,保持规定时间后卸除试验力,测量试样表面的压痕对角线长度。维氏硬度值以压痕单位表面积上的平均压力表示。硬度试验在工程中的应用:评价材料的软硬程度、耐磨性、耐疲劳性等;作为材料质量控制的重要手段之一;为材料的选用提供依据。硬度试验方法及其应用疲劳断裂现象和疲劳极限材料在交变应力作用下发生的断裂现象。疲劳断裂通常经历裂纹萌生、裂纹扩展和最终断裂三个阶段。疲劳断裂的特点是断裂应力低于材料的静强度极限,且断裂前没有明显的塑性变形。疲劳断裂现象材料在无限多次交变应力作用下而不发生破坏的最大应力值。疲劳极限是评定材料疲劳性能的重要指标,对于工程结构的设计和选材具有重要意义。疲劳极限PART04结构力学分析方法与技巧REPORTINGAA等效简化将复杂结构简化为等效的简单结构,以便进行力学分析。例如,将连续梁简化为等效的简支梁。忽略次要因素在分析中忽略对结构影响较小的因素,如忽略梁的剪切变形和转动惯量等。对称性利用对于具有对称性的结构,可以只分析一半结构,然后利用对称性得到整体结构的分析结果。结构简化原则和方法论述030201超静定结构特性超静定结构具有多余约束,其内力和变形分布受多余约束的影响。在求解超静定结构时,需要解除多余约束,并考虑结构的变形协调条件。要点一要点二求解思路首先通过力法或位移法求解基本静定结构,然后利用变形协调条件建立补充方程,求解多余未知数,最终得到超静定结构的内力和变形。超静定结构特性及求解思路影响线概念影响线表示单位移动荷载作用下,结构上某点内力或位移的变化规律。通过影响线可以方便地确定移动荷载作用下结构的最大内力或位移。应用举例在桥梁工程中,利用影响线可以确定汽车荷载作用下桥梁的最大弯矩和剪力;在建筑工程中,利用影响线可以确定吊车荷载作用下厂房结构的最大内力。影响线在结构分析中应用举例包括自振频率、振型和阻尼等。自振频率是结构固有属性,与结构刚度和质量分布有关;振型是结构在某一频率下的振动形态;阻尼是结构在振动过程中能量的耗散。结构动力特性地震作用下,结构会产生惯性力,导致内力和变形增大。地震响应分析需要考虑地震波的输入、结构动力特性和阻尼等因素的影响。通过地震响应分析可以确定结构的抗震性能和薄弱环节,为抗震设计提供依据。地震响应分析结构动力特性及地震响应PART05弹性力学基础知识梳理REPORTINGAA弹性体假设在弹性力学中,通常将研究对象理想化为弹性体,即物体在外力作用下发生形变,外力去除后能够完全恢复原状的物体。弹性体假设是弹性力学研究的基础。边界条件设定弹性体的边界条件包括位移边界条件和应力边界条件。位移边界条件是指物体在边界上的位移或转动受到限制,应力边界条件是指物体在边界上受到的外力或外力矩。正确设定边界条件是求解弹性力学问题的关键。弹性体假设和边界条件设定平面问题求解方法论述平面应力问题当弹性体在某一方向上的尺寸远小于其他两个方向时,可将其简化为平面应力问题。平面应力问题的求解可采用解析法、半解析法或数值法,如有限差分法、有限元法等。平面应变问题当弹性体在某一方向上的变形受到约束时,可将其简化为平面应变问题。平面应变问题的求解方法与平面应力问题类似,但需要考虑约束条件对变形的影响。对于一般的三维弹性体,需要采用空间弹性力学方法进行求解。空间弹性力学问题的求解可采用解析法、半解析法或数值法,如有限差分法、有限元法等。其中,有限元法是目前应用最广泛的方法之一。空间弹性力学问题有限元法是一种数值计算方法,通过将连续体离散化为有限个单元,并在每个单元内选择适当的插值函数来逼近原问题的解。有限元法具有适用性强、计算精度高等优点,在复杂结构分析和优化设计等领域得到了广泛应用。有限元法空间问题求解方法论述VS弹性波是弹性体内传播的扰动,其传播规律遵循波动方程。弹性波传播理论是研究弹性体内波动现象的基。杂诶斫饨峁苟ο煊驼鸲刂凭哂兄匾庖。震动控制震动控制是通过采取一定的措施来减小或抑制结构震动的技术。常见的震动控制方法包括主动控制、被动控制、混合控制等。震动控制技术在建筑、桥梁、航空航天等领域得到了广泛应用,对于提高工程结构的抗震性能和安全性具有重要作用。弹性波传播理论弹性波传播理论和震动控制PART06塑性力学基础知识梳理REPORTINGAA材料在受到外力作用时,会发生不可恢复的变形,即塑性变形。这种变形具有不可逆性、非线性和历史相关性等特点。材料开始发生塑性变形的应力状态需要满足一定的条件,即屈服条件。常见的屈服条件有Tresca屈服条件和Mises屈服条件等。塑性变形特征屈服条件塑性变形特征和屈服条件增量理论该理论假设材料在塑性变形过程中,其应力应变关系可以用一系列的微小线性段来近似表示。增量理论适用于小变形和复杂加载路径的情况。全量理论该理论假设材料在塑性变形过程中,其应力应变关系可以直接用一条非线性曲线来表示。全量理论适用于大变形和简单加载路径的情况。比较增量理论和全量理论各有优缺点,增量理论更适用于复杂加载路径的情况,而全量理论更适用于简单加载路径和大变形的情况。在实际应用中,需要根据具体情况选择合适的理论。增量理论和全量理论比较塑性极限分析该方法是研究结构在塑性状态下的极限承载能力和破坏机理的一种分析方法。通过极限分析,可以确定结构的安全系数和破坏模式等。上限下限定理在塑性极限分析中,上限定理和下限定理是确定结构极限承载力的两个重要定理。上限定理给出了结构承载力的上限值,而下限定理则给出了结构承载力的下限值。这两个定理为工程实践提供了重要的理论依据。塑性极限分析和上限下限定理金属塑性成型工艺简介THANKS感谢观看AAREPORTING

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