力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)課件

力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)課件CATALOGUE目錄力學(xué)概述與分類靜力學(xué)基本原理運(yùn)動(dòng)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)動(dòng)力學(xué)基本原理彈性力學(xué)簡介塑性力學(xué)簡介力學(xué)概述與分類01力學(xué)定義力學(xué)是研究物質(zhì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)規(guī)律的科學(xué)。它探討物體在力的作用下如何運(yùn)動(dòng)，以及物體內(nèi)部應(yīng)力、應(yīng)變等力學(xué)現(xiàn)象。研究對(duì)象力學(xué)的研究對(duì)象非常廣泛，包括天然的或人工的宏觀物體，如建筑物、機(jī)器、天體等，以及細(xì)觀和微觀層次的物質(zhì)，如顆粒、纖維、晶體、分子、原子等。力學(xué)定義及研究對(duì)象力學(xué)作為物理學(xué)的一個(gè)分支，其發(fā)展歷史可以追溯到古代。阿基米德、伽利略、牛頓等科學(xué)家在力學(xué)領(lǐng)域做出了杰出貢獻(xiàn)。隨著科技的進(jìn)步，力學(xué)逐漸與其他學(xué)科交叉融合，形成了許多新的研究領(lǐng)域。發(fā)展歷史現(xiàn)代力學(xué)已經(jīng)發(fā)展成為一個(gè)非常成熟的學(xué)科體系，涵蓋了多個(gè)分支領(lǐng)域，如理論力學(xué)、材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、流體力學(xué)等。力學(xué)在航空航天、機(jī)械制造、土木工程、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用?，F(xiàn)狀力學(xué)發(fā)展歷史與現(xiàn)狀分類力學(xué)可分為靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)三大部分。靜力學(xué)研究物體在靜止?fàn)顟B(tài)下的平衡問題；運(yùn)動(dòng)學(xué)研究物體運(yùn)動(dòng)的幾何性質(zhì)，如速度、加速度等；動(dòng)力學(xué)研究物體運(yùn)動(dòng)與力之間的關(guān)系。應(yīng)用領(lǐng)域力學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，包括航空航天、汽車工程、機(jī)械制造、土木工程、水利工程、生物醫(yī)學(xué)工程等。在這些領(lǐng)域中，力學(xué)原理和方法被廣泛應(yīng)用于設(shè)計(jì)、優(yōu)化、分析和控制各種系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)。力學(xué)分類及應(yīng)用領(lǐng)域靜力學(xué)基本原理0203平衡的概念物體相對(duì)于地球保持靜止或作勻速直線運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)，稱為平衡狀態(tài)。01力的定義力是物體之間的相互作用，能夠改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或形狀。02力系的概念作用于同一物體上的一組力，稱為力系。靜力學(xué)基本概念靜力學(xué)公理與定理二力平衡公理作用于同一剛體上的兩個(gè)力，使剛體保持平衡的必要和充分條件是，這兩個(gè)力的大小相等、方向相反，且作用在同一直線上。加減平衡力系公理在作用于剛體的任一力系上，增加或減去任意的平衡力系，不會(huì)改變?cè)ο祵?duì)剛體的作用。力的平行四邊形法則作用于物體上同一點(diǎn)的兩個(gè)力，可以合成為一個(gè)合力。合力的大小和方向，由以這兩個(gè)力為鄰邊所構(gòu)成的平行四邊形的對(duì)角線確定。作用與反作用定律兩物體間相互作用的一對(duì)力，大小相等、方向相反、作用在同一直線上，分別作用在兩個(gè)相互作用的物體上。約束的概念約束力的概念常見約束類型約束力方向的確定約束與約束力分析阻礙物體自由運(yùn)動(dòng)的周圍物體，稱為約束。柔性約束、光滑接觸面約束、鉸鏈約束、固定端約束等。約束作用于被約束物體上的力，稱為約束力。根據(jù)約束類型及物體運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，確定約束力的方向。確定研究對(duì)象、畫受力圖、列平衡方程。受力分析步驟根據(jù)物體受力情況，列出平衡方程，求解未知力。平衡條件的應(yīng)用平面任意力系平衡的必要和充分條件是，力系的主矢和主矩都為零。平面力系的平衡條件空間任意力系平衡的必要和充分條件是，力系的三個(gè)主矢和三個(gè)主矩都為零。空間力系的平衡條件物體受力分析及平衡條件運(yùn)動(dòng)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)03運(yùn)動(dòng)學(xué)定義運(yùn)動(dòng)學(xué)是從幾何的角度描述和研究物體位置隨時(shí)間的變化規(guī)律的力學(xué)分支。研究對(duì)象運(yùn)動(dòng)學(xué)研究質(zhì)點(diǎn)和剛體這兩個(gè)簡化模型的運(yùn)動(dòng)，并進(jìn)一步研究變形體（彈性體、流體等）的運(yùn)動(dòng)。參考系選擇運(yùn)動(dòng)學(xué)中的描述都是相對(duì)于某個(gè)參考系的，參考系的選擇會(huì)影響對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的描述。運(yùn)動(dòng)學(xué)基本概念位移點(diǎn)從初位置到末位置的有向線段。點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方程描述點(diǎn)在空間中隨時(shí)間變化的數(shù)學(xué)表達(dá)式。軌跡點(diǎn)在空間中運(yùn)動(dòng)形成的路徑。速度描述點(diǎn)位置變化快慢的物理量，等于位移對(duì)時(shí)間的變化率。加速度描述點(diǎn)速度變化快慢的物理量，等于速度對(duì)時(shí)間的變化率。點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)學(xué)描述剛體內(nèi)所有點(diǎn)都沿同一方向作相同位移的運(yùn)動(dòng)。平動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)定軸轉(zhuǎn)動(dòng)平面運(yùn)動(dòng)剛體繞某一點(diǎn)或某一直線作圓周運(yùn)動(dòng)。剛體繞某一固定直線（軸）作圓周運(yùn)動(dòng)。剛體在某一平面內(nèi)作復(fù)雜運(yùn)動(dòng)，可以分解為平動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)的合成。剛體的基本運(yùn)動(dòng)形式加速度合成定理動(dòng)點(diǎn)的絕對(duì)加速度等于其相對(duì)加速度、牽連加速度和科里奧利加速度的矢量和。速度合成定理動(dòng)點(diǎn)的絕對(duì)速度等于其相對(duì)速度與牽連速度的矢量和。牽連運(yùn)動(dòng)動(dòng)參考系相對(duì)于定參考系的運(yùn)動(dòng)。絕對(duì)運(yùn)動(dòng)動(dòng)點(diǎn)相對(duì)于定參考系的運(yùn)動(dòng)。相對(duì)運(yùn)動(dòng)動(dòng)點(diǎn)相對(duì)于動(dòng)參考系的運(yùn)動(dòng)。點(diǎn)的合成運(yùn)動(dòng)分析動(dòng)力學(xué)基本原理04加速度描述物體速度變化快慢的物理量，等于速度的變化率。動(dòng)力學(xué)研究物體運(yùn)動(dòng)與所受力的關(guān)系的學(xué)科。在動(dòng)力學(xué)中，物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是由其位置和速度決定的，而物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變則是由力引起的。力物體之間的相互作用，可以改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。力的大小、方向和作用點(diǎn)是力的三要素。質(zhì)量物體慣性的量度，也可以理解為物體含有的物質(zhì)的多少。質(zhì)量是物體固有的一種基本屬性，不會(huì)隨形狀、狀態(tài)、位置和溫度等因素的改變而改變。動(dòng)力學(xué)基本概念又稱慣性定律，指出物體在不受外力作用時(shí)，其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不會(huì)發(fā)生改變。牛頓第一運(yùn)動(dòng)定律又稱加速度定律，指出物體加速度的大小與合外力成正比，與物體質(zhì)量成反比，方向與合外力方向相同。牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律又稱作用與反作用定律，指出兩個(gè)物體之間的作用力和反作用力總是大小相等、方向相反、作用在同一條直線上。牛頓第三運(yùn)動(dòng)定律牛頓運(yùn)動(dòng)定律是經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ)，廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，如航空航天、機(jī)械制造、體育運(yùn)動(dòng)等。應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律及應(yīng)用動(dòng)量定理與動(dòng)量守恒定律動(dòng)量定理和動(dòng)量守恒定律在處理碰撞、爆炸等問題時(shí)非常有用，可以幫助我們分析和預(yù)測物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。應(yīng)用物體在一個(gè)過程始末的動(dòng)量變化量等于它在這個(gè)過程中所受力的沖量。動(dòng)量定理是一個(gè)由實(shí)驗(yàn)觀測總結(jié)的規(guī)律，也可以用牛頓第二定律推導(dǎo)出來。動(dòng)量定理在一個(gè)封閉系統(tǒng)中，如果沒有外力作用或者外力作用的沖量為零，則系統(tǒng)的總動(dòng)量保持不變。動(dòng)量守恒定律是自然界中普遍成立的基本定律之一。動(dòng)量守恒定律角動(dòng)量定理質(zhì)點(diǎn)系對(duì)一點(diǎn)（或一軸）的角動(dòng)量對(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù)等于外力系對(duì)此點(diǎn)（或此軸）的主矩。角動(dòng)量定理是動(dòng)力學(xué)中的普遍定理之一。角動(dòng)量守恒定律在一個(gè)封閉系統(tǒng)中，如果沒有外力矩作用或者外力矩的矢量和為零，則系統(tǒng)的總角動(dòng)量保持不變。角動(dòng)量守恒定律也是自然界中普遍成立的基本定律之一。應(yīng)用角動(dòng)量定理和角動(dòng)量守恒定律在處理剛體定點(diǎn)（或軸）轉(zhuǎn)動(dòng)問題時(shí)非常有用，可以幫助我們分析和預(yù)測剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)。角動(dòng)量定理與角動(dòng)量守恒定律彈性力學(xué)簡介05指在外力作用下發(fā)生形變，當(dāng)外力撤去后能恢復(fù)原狀的物體。彈性體彈性體在外力作用下產(chǎn)生的可逆形變。彈性變形研究彈性體在外力和其他外界因素作用下產(chǎn)生的變形和內(nèi)力的科學(xué)。彈性力學(xué)彈性力學(xué)基本概念連續(xù)性假設(shè)假設(shè)物體是連續(xù)的，即物質(zhì)點(diǎn)無空隙地分布于物體所占的整個(gè)空間。均勻性假設(shè)假設(shè)物體內(nèi)部各處的物理性質(zhì)都是相同的。各向同性假設(shè)假設(shè)物體在各個(gè)方向上具有相同的物理性質(zhì)。小變形假設(shè)假設(shè)物體在外力作用下產(chǎn)生的變形遠(yuǎn)小于其原始尺寸。彈性力學(xué)基本假設(shè)單位面積上的內(nèi)力，表示物體內(nèi)部相鄰部分之間的相互作用。應(yīng)力物體的相對(duì)變形，表示物體在外力作用下形狀和尺寸的變化。應(yīng)變描述應(yīng)力與應(yīng)變之間的定量關(guān)系，是彈性力學(xué)的核心內(nèi)容。應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系應(yīng)力與應(yīng)變分析機(jī)械制造彈性力學(xué)在機(jī)械制造中用于分析機(jī)械零件的應(yīng)力和應(yīng)變，優(yōu)化機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。航空航天在航空航天領(lǐng)域，彈性力學(xué)用于分析飛行器的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)定性，確保飛行安全。材料科學(xué)彈性力學(xué)為材料科學(xué)研究提供理論支持，有助于了解材料的力學(xué)性能和變形行為。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)彈性力學(xué)為建筑結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)提供理論基礎(chǔ)，確保建筑物的安全性和穩(wěn)定性。彈性力學(xué)在工程中的應(yīng)用塑性力學(xué)簡介06塑性力學(xué)基本概念塑性變形當(dāng)物體受到的外力超過一定限度時(shí)，物體內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和形狀會(huì)發(fā)生變化，這種變化在外力去除后不能完全恢復(fù)，稱為塑性變形。塑性力學(xué)塑性力學(xué)是研究物體在塑性變形階段的力學(xué)行為和規(guī)律的學(xué)科，它主要關(guān)注應(yīng)力、應(yīng)變以及它們之間的關(guān)系。ABCD塑性力學(xué)基本假設(shè)材料均勻性假設(shè)假設(shè)物體是由同一種材料組成的，各部分具有相同的力學(xué)性質(zhì)。小變形假設(shè)在研究塑性變形時(shí)，假設(shè)物體的變形量遠(yuǎn)小于其尺寸，以便采用線性理論進(jìn)行分析。各向同性假設(shè)假設(shè)物體在各個(gè)方向上的力學(xué)性質(zhì)都是相同的，與方向無關(guān)。穩(wěn)定性假設(shè)假設(shè)物體在受到外力作用時(shí)，不會(huì)發(fā)生突然的、不連續(xù)的變化，而是保持相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)。屈服條件是判斷材料是否進(jìn)入塑性狀態(tài)的依據(jù)，通常表示為應(yīng)力空間中的一個(gè)曲面，當(dāng)應(yīng)力點(diǎn)位于曲面內(nèi)部時(shí)，材料處于彈性狀態(tài)；當(dāng)應(yīng)力點(diǎn)位于曲面上或外部時(shí)，材料進(jìn)入塑性狀態(tài)。屈服條件塑性本構(gòu)關(guān)系描述了材料在塑性變形階段的應(yīng)力與應(yīng)變之間的關(guān)系，它是塑性力學(xué)中的基本方程之一，通常表示為增量形式或全量形式。塑性本構(gòu)關(guān)系屈服條件與塑性本構(gòu)關(guān)系金屬成形加工塑性力學(xué)在金屬成形加工中有著廣泛的應(yīng)用，如軋制、鍛造、沖壓