工程力学PPT课件.ppt
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1、工 程 力 学普通高等教育“十一五”国家级规划教材高职高专计算机教指委优秀教材(高职高专教育)(第六版)2024/3/9 周六12绪论 一、工程力学课程介绍二、力学在工程中的应用示例三、工程力学的研究内容和任务四、工程力学的研究对象与发展历史3绪论学习任务1.能叙述工程力学的研究对象和研究任务。2.能解释结构、构件、刚体、变性固体、平衡、强度、刚度、稳定性等概念。3.能描述一起因强度不足而破坏的生活实例或工程事故。4.列举自己准备采用的学习方法。4绪论一.工程力学课程介绍工程力学的经典算法和计算机算法被广泛应用于各类土建工程设计、施工、管理工作之中。工程力学在交通土建类专业人才培养中担负着重要
2、作用,将为相关专业的学生学习专业技术课程提供必要的基础。5绪论课程定位:工程力学课程是公路运输类、土建施工类、市政工程类、建筑设计类、水上运输类、铁道运输类、港口运输类、水利工程与管理类等专业的必修专业基础课。专业培养目标 培养德、智、体、美等全面发展,具有综合职业能力,从事道路、桥梁、隧道、轨道施工一线的施工操作和基层技术管理的高素质技术技能型专门人才。操作岗位:材料试验员、混凝土工长、测量放线工长、架子工长基层管理岗位:施工员、预算员、质量员、安全员、材料员 6绪论课程目标关键能力目标可持续发展能力学习能力(学习、掌握新知识、新技术的能力)工作能力(完成任务的能力)数字逻辑应用能力合作协调
3、能力信息技术能力自我发展能力创新能力(在学习中,发现、提出解决问题的办法并解决问题的能力)职业技能目标就业能力静定结构受力分析(内力与外力)能力力系平衡条件的运用能力梁、柱的强度、刚度、稳定性计算能力基本的力学实验操作能力工程运用与实际问题的解决能力7绪论 使学生掌握交通土建工程建设中施工、监理、管理技术人员所必需的工程力学基础知识和基本技能;具备一定的力学知识的应用能力,尤其是能将力学分析方法与交通土建类专业的其他相关课程相结合的能力;具备今后在生产第一线运用力学方法分析解决工程中遇到的简单力学问题的能力;结合本课程的特点,培养学生的力学素质,逐步培养学生观察分析问题和解决问题的能力;注意培
4、养学生科学的思想方法和工作方法。课程的基本任务8绪论培养能力1、学习能力:(1)学习中发现、分析问题和归纳总结的能力;(2)触类旁通的能力;(3)掌握新技术、新设备、新系统的能力。2、工作能力:(1)按任务要求运用所学知识提出工作方案、完成工作任务的能力;(2)敬业、团队合作的能力;(3)沟通、协调能力;(4)安全意识;(5)社会责任感。3、创新思维能力:工作中能提出多种解决问题的思路、完成任务的方案和途径等方面的能力。9绪论二.力学在工程中的应用示例大型桥梁建筑结构工程事故上海南浦大桥上海南浦大桥10绪论缆索与立柱缆索与立柱缆索与立柱缆索与立柱想一想:立柱越高越好吗?缆索越粗越好吗?斜拉索桥
5、11绪论 工程力学的研究内容:主要包括静力学和材料力学1.静力学:研究物体在力系作用下的平衡规律的科学。静力学研究的主要问题:(1)物体的受力分析(2)力系的简化(3)建立物体在力系作用下的平衡条件及其在工程中的应用。2.材料力学:研究构件承载能力的科学。包括构件的强度、刚度、稳定性。(具体应用示例如下)二.力学在工程中的应用示例12绪论(1)构件的强度:构件抵抗破坏的能力。即在荷载作用下构件不发生破坏。强度破坏13绪论(2)构件的刚度:构件抵抗变形的能力。即在荷载作用下构件所产生的变形在工程的允许范围内。刚度不够14绪论(3)构件的稳定性:承受荷载作用时构件在其原有形状下的平衡应保持稳定的平
6、衡。15绪论2010年1月3日,云南建工集团市政公司承建的昆明新机场配套引桥工程,浇筑混凝土过程中突然发生支架垮塌事故,垮塌长度约38.5米,宽为13.2米,支撑高度约为8米。支架垮塌事故共造成7人死亡,26人轻伤,8人重伤。事故原因浇灌混凝土过程中支架中的支撑体系失稳。工程事故16绪论1.工程力学的研究内容杆件长度方向的尺寸远大于横截面的宽度和厚度尺寸(5倍以上)的构件。薄壳结构厚度远远小于另外两个方向的尺寸的构件。实体结构三个方向的尺寸基本相仿的构件。三.工程力学的研究内容和任务17绪论刚体是在任何外力作用下,其大小、形状保持不变的物体。变形固体 按照连续、均匀、各向同性假设而理想化了的一
7、般变形固体 变形固体的基本假设(1)连续性假设 认为物体的材料结构是密实的,物体内材料是毫无空隙地连续分布。(2)均匀性假设 认为材料的力学性质是均匀的,从物体上任取或大或小的一部分,材料的力学性质均相同。(3)各向同性假设 认为材料的力学性质是各向同性的,材料沿不同的方向具有相同的力学性质。研究构件的受力分析、力系简化与平衡的理论;研究构件的强度、刚度和稳定性问题。使结构既能安全、正常地工作又经济实用。2.工程力学的力学模型3.工程力学的任务18绪论结构在建筑物以及建筑物施工过程中承受和传递荷载而起骨架作用的部分。构件组成结构的部件称为构件。1.工程力学的研究对象四.工程力学的研究对象及发展
8、历史19绪论工业单层厂房承重骨架20绪论杆件纵向尺寸 横向尺寸的构件。(例如:连杆、梁、键和轴等)直杆曲杆杆件分为直杆和曲杆,本课程主要研究直杆的力学问题。21绪论1.1.轴向拉伸与压缩(杆件轴向伸长或轴向拉伸与压缩(杆件轴向伸长或缩短)缩短)2.2.剪切(大小相等、方向相反、作业剪切(大小相等、方向相反、作业线相距很近横向力作用下,截面发生线相距很近横向力作用下,截面发生相互错位)相互错位)3.3.扭转(大小相等、方向相反、作用扭转(大小相等、方向相反、作用垂直力偶作用下,力偶作用点间各截垂直力偶作用下,力偶作用点间各截面发生相对转动面发生相对转动)4.4.弯曲(杆件轴线由直线变为曲线)弯曲
9、(杆件轴线由直线变为曲线)直杆的变形形式可分为:22 工程力学是一门历史悠久、实践性很强的学科。世界上最早的关于力学理论的论述是我国春秋时期的墨子关于力的概念及杠杆平衡原理的论述。古希腊阿基米德也论述了杠杆平衡原理,但他的论述比墨子的论述晚了近二百年。虽然我们至今仍然可以从世界各地得存下来的那些宏伟而耐久、精轻而实用的结构中去体验古代力学的发展成果,但是,由于材料的缺失,当我们谈到力学理论的发展时,不得不由此而跃至欧洲文艺复兴时期。工程力学发展史 牛顿是力学发展史上另一位伟大人物,1687年科学史上最伟大的一部著作自然哲学的数学原理问世,它向世人宣告牛顿力学的完成。英国著名诗人波普曾在一首诗中
10、赞美牛顿:“大自然和它的规律/隐藏在黑暗之中/上帝说:让牛顿去吧/一切便灿然明朗。”23 最早的工程力学实验是伽利略做的木梁弯曲实验。十八世纪是一个广泛应用科研成果的世纪。同时,出于现实的需要,对各类材料作了许多力学性能实验。十八世纪后期开始的工业革命,例如后来随着蒸汽机、内燃机、铁路、桥梁、船舶、兵器等领域的不断发展与进步,不断地向工程力学的理论与应用提出新要求,工程力学的知识体系逐渐得以完善。20世纪以前推动近代社会和科学进步的各项技术,都是在工程力学知识的不断累积、应用和完善的基础上逐步形成和发展起来的。20世纪后产生的诸多高新技术,更在工程力学知识的指导下得以实现和不断完善。可以说工程
11、力学在工程技术中无处不在。钱学森先生是一位德高望重的力学家,是著名的力学家、航空专家与火箭专家。作为力学家,他在流体力学、固体力学、一般力学方面都有重要贡献。作为航空航天专家,他在空气动力学、飞机火箭有关的结构力学、飞行控制方面都有极高的造诣,他是一位有多方面才能、少有的学者。他是中国火箭、导弹和航天事业的开拓者。24静力学的基本概念和受力分析第1章训教训教重点重点n静力学的基本概念、静力学公理和推静力学的基本概念、静力学公理和推论论。n工程中工程中约约束束类类型及其受力特点。型及其受力特点。能力能力目标目标n运用静力学公理和推运用静力学公理和推论进论进行工程行工程实实例分析。例分析。n解决解
12、决实际实际工程中的受力情况。工程中的受力情况。251.1 静力学的基本概念第1章1.1.1 刚体的概念 所谓刚体是指在力的作用下永不变形的物体,也就是刚体受力作用时,其内部任意两点间的距离永远保持不变。这是一个理想化的力学模型。1.1.2 质点的概念 在静力学中随着问题的不同,除了将实际物体抽象化为刚体外,还可以将物体抽象为另外一种理想模型,即质点。但在研究构件的强度、刚度、稳定性的时候必须看成变形体26第1章1.2 静力学公理 2、力的三要素 力的大小;力的方向;力的作用点。3、力的表示 力是矢量,所以可以用一个定位的有向线段来表示力。如图1-1所示 1、力的概念 力是物体间的相互作用。它具
13、有两种效应:一是使物体的运动状态发生改变(外效应);二是使物体产生变形(内效应)。图1-1力的单位牛顿(N)、千牛顿(kN)27第1章1.2 静力学公理 4、力系的概念力系作用在同一物体上的若干个力。等效力系对物体作用效果相同的力系。合力与力系等效的一个力。平衡力系使物体保持平衡的力系。平衡物体的运动状态不变。它包括静止和匀速直线运动。F2F3F作用效果相同合力FF1F428第1章1.2.1 公理 力的平行四边形法则1.2 静力学公理 作用于物体同一点地两个力,可以合成为一个合力。其合力仍作用于该点上,合力的大小和方向,由以这两个力为邻边所构成的平行四边形地对角线来确定。它是复杂力系简化的基础
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