《動力計算A》課件

《動力計算A》課程概要課程內(nèi)容簡介1力學(xué)基礎(chǔ)靜力學(xué)和動力學(xué)的基本概念，為后續(xù)課程奠定基礎(chǔ)。2結(jié)構(gòu)分析平面和空間結(jié)構(gòu)的受力分析、變形分析、強(qiáng)度分析等。3材料力學(xué)桿件的應(yīng)力分析、應(yīng)變分析、撓曲、扭轉(zhuǎn)等。4振動理論自由振動、受迫振動、機(jī)械系統(tǒng)動力分析、結(jié)構(gòu)動力分析等。緒論《動力計算A》課程是力學(xué)領(lǐng)域的重要組成部分，它涵蓋了力的概念、運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)原理，以及應(yīng)用這些原理解決工程問題的方法。該課程為后續(xù)的力學(xué)課程和相關(guān)工程專業(yè)課程奠定了基礎(chǔ)。力與力矩力力是改變物體運(yùn)動狀態(tài)的原因。力的大小和方向可以用矢量表示。力矩力矩是力對物體旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的影響。力矩的大小取決于力的大小、力臂的長度和力與力臂之間的夾角。平面系統(tǒng)的平衡1平衡條件物體保持靜止或勻速直線運(yùn)動的狀態(tài)。2合力為零作用在物體上的所有外力矢量和為零。3合力矩為零作用在物體上的所有外力矩矢量和為零?？臻g系統(tǒng)的平衡空間力系在空間中作用于剛體的力系，稱為空間力系?？臻g力系可以分解成力和力偶矩。平衡條件空間力系平衡的條件是：合力為零，合力矩為零。平衡方程空間力系平衡方程可以用來確定空間系統(tǒng)中未知的力或力矩。求解方法求解空間系統(tǒng)平衡問題可以使用解析法或圖形法。結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析軸力桿件受到軸向拉伸或壓縮力的作用，產(chǎn)生的內(nèi)力。剪力桿件受到橫向力的作用，產(chǎn)生的內(nèi)力。彎矩桿件受到彎曲力的作用，產(chǎn)生的內(nèi)力。扭矩桿件受到扭轉(zhuǎn)力的作用，產(chǎn)生的內(nèi)力。摩擦力靜摩擦力靜止物體在接觸面之間產(chǎn)生的阻礙運(yùn)動的力。動摩擦力運(yùn)動物體在接觸面之間產(chǎn)生的阻礙運(yùn)動的力。滾動摩擦力滾動物體在接觸面之間產(chǎn)生的阻礙滾動運(yùn)動的力。集中力作用下的變形1應(yīng)力外力導(dǎo)致的內(nèi)力2應(yīng)變材料的形變3位移結(jié)構(gòu)的整體移動分布力作用下的變形1均勻分布載荷梁上分布載荷均勻分布，計算簡便。2非均勻分布載荷梁上分布載荷不均勻分布，需要分段計算。3集中力等效分布載荷可以等效為作用在梁上的集中力。平面骨架結(jié)構(gòu)的受力分析平面骨架結(jié)構(gòu)，例如房屋、橋梁等。外力作用于結(jié)構(gòu)，如重力、風(fēng)力等。分析結(jié)構(gòu)內(nèi)部受力情況，保證安全可靠?？臻g骨架結(jié)構(gòu)的受力分析空間桁架模型空間桁架模型在工程設(shè)計中廣泛應(yīng)用，它可以有效模擬復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行受力分析?？臻g桁架設(shè)計空間桁架設(shè)計需要考慮桿件的連接方式、受力情況以及結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，并進(jìn)行合理的力學(xué)計算。分析軟件現(xiàn)代分析軟件可以幫助工程師對空間桁架結(jié)構(gòu)進(jìn)行精確的受力分析，提供可靠的設(shè)計依據(jù)。桿件的應(yīng)力分析應(yīng)力定義應(yīng)力是指作用在物體截面上的外力與截面積之比，反映了材料內(nèi)部抵抗外力作用的程度。應(yīng)力種類常見的應(yīng)力種類包括正應(yīng)力、剪應(yīng)力、彎曲應(yīng)力、扭轉(zhuǎn)應(yīng)力等。應(yīng)力計算根據(jù)桿件的幾何形狀、受力情況以及材料特性，可以計算出桿件內(nèi)部的應(yīng)力分布。桿件的應(yīng)變分析應(yīng)變的概念應(yīng)變是材料在受力作用下產(chǎn)生的變形程度，它反映了材料的形變能力。應(yīng)變的測量應(yīng)變通常用應(yīng)變儀或光學(xué)方法測量，這些方法能夠精確地測量材料的微小形變。應(yīng)變與應(yīng)力的關(guān)系應(yīng)變與應(yīng)力之間存在著密切的關(guān)系，它們之間的關(guān)系稱為材料的本構(gòu)關(guān)系，不同的材料具有不同的本構(gòu)關(guān)系。桿件的撓曲1變形形式桿件在橫向載荷作用下產(chǎn)生的彎曲變形稱為撓曲。2撓曲理論撓曲理論基于桿件的彈性特性和材料的力學(xué)性質(zhì)。3計算方法撓曲計算通常使用微積分和力學(xué)原理，并采用梁理論和彎曲方程。桿件的扭轉(zhuǎn)扭轉(zhuǎn)是指桿件繞其軸線旋轉(zhuǎn)的變形。扭轉(zhuǎn)變形主要發(fā)生在軸類零件和傳動軸中。扭矩是導(dǎo)致桿件扭轉(zhuǎn)的主要原因。組合載荷作用下的分析1彎曲彎曲載荷會導(dǎo)致橫截面的彎曲變形。2剪切剪切載荷會導(dǎo)致橫截面的剪切變形。3扭轉(zhuǎn)扭轉(zhuǎn)載荷會導(dǎo)致橫截面的扭轉(zhuǎn)變形。靜定結(jié)構(gòu)的受力分析桿件靜定結(jié)構(gòu)的受力分析主要基于桿件的受力狀態(tài)進(jìn)行分析，桿件可以承受拉力、壓力、剪力以及彎矩。節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)是桿件連接的點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)的受力狀態(tài)取決于桿件的受力狀態(tài)和節(jié)點(diǎn)的幾何形狀。支座支座是結(jié)構(gòu)與地面或其他結(jié)構(gòu)的連接點(diǎn)，支座可以限制結(jié)構(gòu)的運(yùn)動，從而產(chǎn)生反力。靜力學(xué)超靜定問題的求解1力法將超靜定結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為靜定結(jié)構(gòu)，通過求解力法方程得到超靜定力2位移法利用位移法方程求解超靜定結(jié)構(gòu)的位移和內(nèi)力3矩陣法利用矩陣形式表達(dá)結(jié)構(gòu)的平衡方程和變形方程，求解結(jié)構(gòu)的內(nèi)力動力學(xué)基礎(chǔ)動力學(xué)是研究物體運(yùn)動及其原因的學(xué)科，是力學(xué)的一個重要分支。動力學(xué)研究的是物體的運(yùn)動規(guī)律及其與力的關(guān)系。運(yùn)動學(xué)描述物體的運(yùn)動，不考慮引起運(yùn)動的原因。動力學(xué)研究物體運(yùn)動的原因，即力和運(yùn)動之間的關(guān)系。物體的平面運(yùn)動平移運(yùn)動物體上所有點(diǎn)都沿相同方向做相同位移的運(yùn)動。轉(zhuǎn)動運(yùn)動物體上所有點(diǎn)都繞同一個固定軸做圓周運(yùn)動。復(fù)合運(yùn)動物體同時進(jìn)行平移和轉(zhuǎn)動，例如汽車在彎道行駛。質(zhì)點(diǎn)動力學(xué)牛頓定律牛頓定律是質(zhì)點(diǎn)動力學(xué)的基礎(chǔ)，描述了物體運(yùn)動和力的關(guān)系。動量動量是物體質(zhì)量和速度的乘積，它反映了物體運(yùn)動的慣性。動能動能是物體由于運(yùn)動而具有的能量，它與物體的質(zhì)量和速度的平方成正比。剛體動力學(xué)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動剛體的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動是指剛體繞固定軸或固定點(diǎn)的運(yùn)動。角速度角速度是指剛體旋轉(zhuǎn)的速度，表示為單位時間內(nèi)的旋轉(zhuǎn)角度變化。角加速度角加速度是指剛體旋轉(zhuǎn)速度的變化率，表示為單位時間內(nèi)的角速度變化。轉(zhuǎn)動慣量轉(zhuǎn)動慣量是指剛體抵抗旋轉(zhuǎn)運(yùn)動變化的能力，表示為質(zhì)量對旋轉(zhuǎn)軸的分布情況。振動基礎(chǔ)振動是工程領(lǐng)域中的一個重要概念，它涉及物體在平衡位置附近發(fā)生的周期性運(yùn)動。1自由振動當(dāng)物體在不受外力作用下進(jìn)行的振動2受迫振動當(dāng)物體受到外力作用下發(fā)生的振動3共振當(dāng)外力頻率與系統(tǒng)固有頻率一致時發(fā)生的振動自由振動1定義無外力作用下的振動2特征頻率固定，振幅衰減3類型線性、非線性受迫振動1共振當(dāng)激勵頻率接近系統(tǒng)的固有頻率時，振幅會急劇增加2阻尼阻尼的存在會降低振幅，并改變共振頻率3穩(wěn)態(tài)振動當(dāng)激勵頻率恒定，系統(tǒng)最終會達(dá)到一個穩(wěn)定的振動狀態(tài)機(jī)械系統(tǒng)動力分析1系統(tǒng)建模確定系統(tǒng)的自由度，建立動力學(xué)模型。2運(yùn)動方程基于牛頓定律或拉格朗日方程建立運(yùn)動方程。3求解分析通過數(shù)值方法或解析方法求解運(yùn)動方程，得到系統(tǒng)運(yùn)動規(guī)律。結(jié)構(gòu)動力分析結(jié)構(gòu)振動分析結(jié)構(gòu)在動態(tài)荷載作用下的響應(yīng)，如地震、風(fēng)荷載等。模態(tài)