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工程力學受力分析 工程力學試題庫及答案篇一
工程力學這門課程包括有理論力學和材料力學兩大部分。理論力學主要講述的是經典力學部分的內容,講述了靜力學和運動學和動力學三大部分。靜力學是研究物體在力系作用下的平衡規(guī)律的科學,動力學主要研究了點和剛體的簡單運動和合成運動,動力學研究物體的機械運動和作用力之間的關系。材料力學研究物體(變形體模型)在外力作用下的內力、應力、變形及失效規(guī)律。
理論力學不像是生物化學,很多知識要靠記憶去擴展,這是一門更多得靠邏輯和推理去構建知識構架的學科。我對需要大量記憶的課程并不擅長,但我喜歡在錯綜復雜的力學體系中用最基本的東西去思考,解決問題,并想出自己真正有個性的辦法,我也覺得這樣對自己的智力和思維方式才是有幫助的。而理論力學又不同于以前作為基礎學科的物理,其分析的問題更加復雜,更加接近實際,對問題的剖析也更加深刻,因此對思維也提出了更多的挑戰(zhàn),激起人的興趣。
在具體學習的過程中,自己還是碰到了很多的困難的,有時覺得會煩躁,但最后靜下心來好好把書上的內容系統(tǒng)地過一遍,有時甚至往復地看好多遍,直到自己真正理解,成為讓自己接受的知識。理論力學的難點不在于知識的多,而是真正要學好這門課,對其中沒一點知識必須有足夠深的理解,然后各種綜合性交叉性的題目也便能很自然得想到用書中不同的知識去解決。自己也便能順利地去推倒自己想要的結論了。
另外這門課最有特色的地方就是將理論和實際結合起來了,我們不僅在可以學到課本上的內容,同時,我們還可以親自動手在實驗中檢驗理論。這與以往學習理論力學的過程中有很大的不同,也更加激起了我們的學習興趣。
工程力學理論性強且與專業(yè)課、工程實際緊密聯(lián)系,是科學、合理選擇或設計結構的尺寸、形狀、強度校核的理論依據。具有承上啟下的作用。所以,學好工程力學,為后續(xù)專業(yè)課的應用和拓展奠定了很強的理論基礎。
工程力學受力分析 工程力學試題庫及答案篇二
《工程力學》主要講授靜力學的基本內容和軸向拉壓、扭轉、彎曲、應力狀態(tài)理論、強度理論、壓桿穩(wěn)定、組合變形等主要內容,該課程是電氣工程,安全工程、測繪工程等專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎課程,是相關專業(yè)的學生學習后續(xù)課程、掌握本專業(yè)技術所必備的理論基礎。以下是工程力學教案,歡迎閱讀。
一、課程目的與任務
掌握力系的簡化與平衡的基本理論,構筑作為工程技術根基的知識結構;通過揭示桿件強度、剛度等知識發(fā)生過程,培養(yǎng)學生分析解決問題的能力;以理論分析為基礎,培養(yǎng)學生的實驗動手能力;發(fā)揮其它課程不可替代的綜合素質教育作用。
二、教學基本要求
1.掌握工程對象中力、力矩、力偶等基本概念及其性質;能熟練地計算力的投影、力對點之矩。
2.掌握約束的概念和各種常見約束力的性質;能熟練地畫出單個剛體及剛體系的受力圖。
3.掌握各種類型力系的簡化方法和簡化結果;掌握力系的主矢和主矩的基本概念及其性質;能熟練地計算各類力系的主矢和主矩。
4.掌握各種類型力系的平衡條件;能熟練利用平衡方程求解單個剛體和剛體系的平衡問題。
5.理解材料力學的任務、變形固體的基本假設和基本變形的特征;掌握正應力和切應力、正應變和切應變的概念。
6.掌握截面法;熟練運用截面法求解桿件(一維桿件)各種變形的內力(軸力、扭矩、剪力和彎矩)及內力方程;掌握彎曲時的載荷集度、剪力和彎矩的微分關系及其應用;熟練繪制內力圖。
7.掌握直桿在軸向拉伸與壓縮時橫截面的應力計算;了解安全因數及許用應力的確定,熟練進行強度校核、截面設計和許用載荷的計算。
8.掌握胡克定律,了解泊松比,掌握直桿在軸向拉伸與壓縮時的變形計算。
9.掌握剪切和擠壓(工程)實用計算。
10.掌握扭轉時外力偶矩的換算;掌握圓軸扭轉時的切應力與變形計算;熟練進行扭轉的強度和剛度計算。
11.掌握純彎曲、平面彎曲、對稱彎曲和橫力彎曲的概念;掌握彎曲正應力公式;熟練進行彎曲強度計算;掌握桿件的斜彎曲、彎拉(壓)組合變形的應力與強度計算。
12.掌握梁的撓曲線近似微分方程和積分法,了解疊加法求梁的撓度和轉角。
三、教學的重點與難點
教學重點:
1.繪制物體受力分析圖;
2.力線平移定理及力系的平衡方程及其應用;
3.軸向拉壓的強度條件、靜定桁架節(jié)點位移計算;
4.圓軸扭轉時橫截面上的切應力與相對扭轉角及扭轉的強度和剛度條件;
5.平面對稱彎曲的內力圖及利用載荷集度、剪力方程和彎矩方程的微分關系、積分關系和突變關系繪制梁的內力圖;
6.平面對稱彎曲梁的彎曲正應力及梁變形的積分法和疊加法。
教學難點:
1.平面力系物系平衡問題的解法;
2.簡單桁架的內力計算及靜定桁架節(jié)點位移計算;
3.平面對稱彎曲的內力圖及利用載荷集度、剪力方程和彎矩方程的微分關系、積分關系和突變關系繪制梁的內力圖;
4.計算梁變形的積分法和疊加法。
四、課程內容與學時分配
第一部分 靜力學基本概念與公理(4學時)
1.靜力學基本概念與公理
2.約束和約束力
3.受力圖
第二部分 匯交力系(1學時)
1.匯交力系的合成2.匯交力系的平衡條件
第三部分 力偶系(1學時)
1.力對點之矩矢
2.力對軸之矩
3.力偶矩矢
4.力偶等效條件和性質
5.力偶系的合成和平衡條件
第四部分平面任意力系(8學時)
1.力的平移
2.平面任意力系向一點簡化
3.平面任意力系的平衡條件
4.剛體系的平衡
5.靜定與靜不定問題的概念
第五部分 緒論(2學時)
1.材料力學的研究對象
2.材料力學的基本假設
3.外力與內力
4.正應力與切應力
5.正應變與切應變
第六部分 軸向拉伸與壓縮(含實驗共10學時)
1.基本概念
2.軸力與軸力圖
3.拉壓桿的應力與圣維南原理
4.材料在拉伸與壓縮時的力學性能
5.應力集中概念
6.失效、許用應力與強度條件
7.胡克定律與拉壓桿的變形
8.簡單拉壓靜不定問題
9.連接部分的強度計算
第七部分 扭轉(6學時)
1.基本概念
2.動力傳遞與扭矩
3.切應力互等定理與剪切胡克定律
4.圓軸扭轉橫截面上的應力
5.極慣性矩與抗扭截面系數
6.圓軸扭轉破壞與強度條件
7.圓軸扭轉變形與剛度條件
第八部分 彎曲內力(2學時)
1.基本概念
2.梁的計算簡圖
3.剪力與彎矩
4.剪力、彎矩方程和剪力、彎矩圖
5.剪力、彎矩與載荷集度間的微分關系
第九部分 彎曲應力(6學時)
1.基本概念
2.平面對稱彎曲正應力
3.慣性矩與平行移軸定理
4.平面對稱彎曲矩形截面切應力
5.梁的強度條件
6.梁的合理強度設計
7.雙對稱截面梁的非對稱彎曲
8.彎拉(壓)組合第十部分 彎曲變形(含實驗共6學時)
1.工程中的彎曲變形問題
2.撓曲線近似微分方程
3.用積分法、疊加法求彎曲變形
4.簡單超靜定梁
5.梁的剛度條件和合理剛度設計
工程力學受力分析 工程力學試題庫及答案篇三
《工程力學》學習心得
大二馬上就要過去了,在即將過去的一年的大學學習中,我們已經把力學中的理論力學和材料力學都快學習完了。這一年的學習讓我了解了許多有關于力的新知識和計算的新方法,老師講了很多例題的解法,特別是學習的方式更是讓我的受益匪淺。
在半年學習力學的過程中,一開始,我以為力學不一定很難,因為很多內容是大學物理里的,所以我應該很容易掌握,但經過一段時間的學習后,我發(fā)現它并不是想象中的那么容易,首先,學習內容多,而且有部分特別難。除此之外在學習力學的過程中,還要必須學會畫圖,學會受力分析。
從老師剛開始老師給我們講述有關于力學的一些基本知識,并闡明了學習的目標和宗旨到現在將近一年,有時感覺力學容易有時有感覺難。上學期力學考的不是很理想,就是因為有階段沒好好聽課,導致材料力學里彎曲變形沒學懂,考試前沒好好復習,這學期剛開始還是有些吃力,但是后來就慢慢趕上老師的進度,感覺老師應該每次上課時應該穿插講一點以前學過的知識來鞏固我們以前的知識。老師也很負責,先把新知識仔細地將一遍,然后再將例題一一講解一遍,然后挑一兩道相似的習題給我們同學現場做,有時還會隨意抽同學上黑板做。放學后,老師還會布置一定的作業(yè),到每周力學實驗課連同上次力學實驗一起交上去。,每次上課都讓同學把與上課無關的東西收起來。上課的時候每次做題他都會看看學生的步驟。到考試之前,他還會讓我們找個時間來答疑。
通過上學期的學習,我發(fā)現其實態(tài)度比學習方法更重要,在學習中我們應該端正自己的態(tài)度,如果一個學生不能端正自己的態(tài)度,大學基本上也學不到多少東西。而且這種心態(tài)不能有絲毫松懈,一旦松懈,就得花更長的時間來“補課”。有句話說:“學如逆水行,不進則退。心似平原散馬,易放難收?!?BR> 上學期力學只考了七十幾分,是我對自己有了一個全新的認識。在這學期我一定會好好努力,并且通過自己的努力,爭取在期末能得到理想的成績。給自己即將結束的力學之旅畫上一個完整的句號。
工程力學受力分析 工程力學試題庫及答案篇四
飛行器及其動力裝置、附件、儀表所用的各類材料,是航空航天工程技術發(fā)展的決定性因素之一。航空航天材料科學是材料科學中富有開拓性的一個分支。飛行器的設計不斷地向材料科學提出新的課題,推動航空航天材料科學向前發(fā)展;各種新材料的出現也給飛行器的設計提供新的可能性,極大地促進了航空航天技術的發(fā)展。
航空航天材料的進展取決于下列3個因素:①材料科學理論的新發(fā)現:例如,鋁合金的時效強化理論導致硬鋁合金的發(fā)展;高分子材料剛性分子鏈的定向排列理論導致高強度、高模量芳綸有機纖維的發(fā)展。②材料加工工藝的進展:例如,古老的鑄、鍛技術已發(fā)展成為定向凝固技術、精密鍛壓技術,從而使高性能的葉片材料得到實際應用;復合材料增強纖維鋪層設計和工藝技術的發(fā)展,使它在不同的受力方向上具有最優(yōu)特性,從而使復合材料具有“可設計性”,并為它的應用開拓了廣闊的前景;熱等靜壓技術、超細粉末制造技術等新型工藝技術的成就創(chuàng)造出具有嶄新性能的一代新型航空航天材料和制件,如熱等靜壓的粉末冶金渦輪盤、高效能陶瓷制件等。③材料性能測試與無損檢測技術的進步:現代電子光學儀器已經可以觀察到材料的分子結構;材料機械性能的測試裝置已經可以模擬飛行器的載荷譜,而且無損檢測技術也有了飛速的進步。材料性能測試與無損檢測技術正在提供越來越多的、更為精細的信息,為飛行器的設計提供更接近于實際使用條件的材料性能數據,為生產提供保證產品質量的檢測手段。一種新型航空航天材料只有在這三個方面都已經發(fā)展到成熟階段,才有可能應用于飛行器上。因此,世界各國都把航空航天材料放在優(yōu)先發(fā)展的地位。中國在50年代就創(chuàng)建了北京航空材料研究所和北京航天材料工藝研究所,從事航空航天材料的應用研究。
簡況 18世紀60年代發(fā)生的歐洲工業(yè)革命使紡織工業(yè)、冶金工業(yè)、機器制造工業(yè)得到很大的發(fā)展,從而結束了人類只能利用自然材料向天空挑戰(zhàn)的時代。1903年美國萊特兄弟制造出第一架裝有活塞式航空發(fā)動機的飛機,當時使用的材料有木材(占47%),鋼(占35%)和布(占18%),飛機的飛行速度只有16公里/時。1906年德國冶金學家發(fā)明了可以時效強化的硬鋁,使制造全金屬結構的飛機成為可能。40年代出現的全金屬結構飛機的承載能力已大大增加,飛行速度超過了600公里/時。在合金強化理論的基礎上發(fā)展起來的一系列高溫合金使得噴氣式發(fā)動機的性能得以不斷提高。50年代鈦合金的研制成功和應用對克服機翼蒙皮的“熱障”問題起了重大作用,飛機的性能大幅度提高,最大飛行速度達到了3倍音速。40年代初期出現的德國 v-2火箭只使用了一般的航空材料。50年代以后,材料燒蝕防熱理論的出現以及燒蝕材料的研制成功,解決了彈道導彈彈頭的再入防熱問題。60年代以來,航空航天材料性能的不斷提高,一些飛行器部件使用了更先進的復合材料,如碳纖維或硼纖維增強的環(huán)氧樹脂基復合材料、金屬基復合材料等,以減輕結構重量。返回型航天器和航天飛機在再入大氣層時會遇到比彈道導彈彈頭再入時間長得多的空氣動力加熱過程,但加熱速度較慢,熱流較小。采用抗氧化性能更好的碳-碳復合材料陶瓷隔熱瓦等特殊材料可以解決防熱問題。
分類 飛行器發(fā)展到80年代已成為機械加電子的高度一體化的產品。它要求使用品種繁多的、具有先進性能的結構材料和具有電、光、熱和磁等多種性能的功能材料。航空航天材料按材料的使用對象不同可分為飛機材料、航空發(fā)動機材料、火箭和導彈材料和航天器材料等;按材料的化學成分不同可分為金屬與合金材料、有機非金屬材料、無機非金屬材料和復合材料。
材料應具備的條件 用航空航天材料制造的許多零件往往需要在超高溫、超低溫、高真空、高應力、強腐蝕等極端條件下工作,有的則受到重量和容納空間的限制,需要以最小的體積和質量發(fā)揮在通常情況下等效的功能,有的需要在大氣層中或外層空間長期運行,不可能停機檢查或更換零件,因而要有極高的可靠性和質量保證。不同的工作環(huán)境要求航空航天材料具有不同的特性。
高的比強度和比剛度 對飛行器材料的基本要求是:材質輕、強度高、剛度好。減輕飛行器本身的結構重量就意味著增加運載能力,提高機動性能,加大飛行距離或射程,減少燃油或推進劑的消耗。比強度和比剛度是衡量航空航天材料力學性能優(yōu)劣的重要參數:
比強度=/
比剛度=/式中[kg2][kg2]為材料的強度,為材料的彈性模量,為材料的比重。
飛行器除了受靜載荷的作用外還要經受由于起飛和降落、發(fā)動機振動、轉動件的高速旋轉、機動飛行和突風等因素產生的交變載荷,因此材料的疲勞性能也受到人們極大的重視。
優(yōu)良的耐高低溫性能 飛行器所經受的高溫環(huán)境是空氣動力加熱、發(fā)動機燃氣以及太空中太陽的輻照造成的。航空器要長時間在空氣中飛行,有的飛行速度高達3倍音速,所使用的高溫材料要具有良好的高溫持久強度、蠕變強度、熱疲勞強度,在空氣和腐蝕介質中要有高的抗氧化性能和抗熱腐蝕性能,并應具有在高溫下長期工作的組織結構穩(wěn)定性。火箭發(fā)動機燃氣溫度可達3000[2oc]以上,噴射速度可達十余個馬赫數,而且固體火箭燃氣中還夾雜有固體粒子,彈道導彈頭部在再入大氣層時速度高達20個馬赫數以上,溫度高達上萬攝氏度,有時還會受到粒子云的侵蝕,因此在航天技術領域中所涉及的高溫環(huán)境往往同時包括高溫高速氣流和粒子的沖刷。在這種條件下需要利用材料所具有的熔解熱、蒸發(fā)熱、升華熱、分解熱、化合熱以及高溫粘性等物理性能來設計高溫耐燒蝕材料和發(fā)冷卻材料以滿足高溫環(huán)境的要求。太陽輻照會造成在外層空間運行的衛(wèi)星和飛船表面溫度的交變,一般采用溫控涂層和隔熱材料來解決。低溫環(huán)境的形成來自大自然和低溫推進劑。飛機在同溫層以亞音速飛行時表面溫度會降到-50[2oc]左右,極圈以內各地域的嚴冬會使機場環(huán)境溫度下降到-40[2oc]以下。在這種環(huán)境下要求金屬構件或橡膠輪胎不產生脆化現象。液體火箭使用液氧(沸點為-183[2oc])和液氫(沸點為-253[2oc])作推進劑,這為材料提出了更嚴峻的環(huán)境條件。部分金屬材料和絕大多數高分子材料在這種條件下都會變脆。通過發(fā)展或選擇合適的材料,如純鋁和鋁合金、鈦合金、低溫鋼、聚四氟乙烯、聚酰亞胺和全氟聚醚等,才能解決超低溫下結構承受載荷的能力和密封等問題。
耐老化和耐腐蝕 各種介質和大氣環(huán)境對材料的作用表現為腐蝕和老化。航空航天材料接觸的介質是飛機用燃料(如汽油、煤油)、火箭用推進劑(如濃硝酸、四氧化二氮、肼類)和各種潤滑劑、液壓油等。其中多數對金屬和非金屬材料都有強烈的腐蝕作用或溶脹作用。在大氣中受太陽的輻照、風雨的侵蝕、地下潮濕環(huán)境中長期貯存時產生的霉菌會加速高分子材料的老化過程。耐腐蝕性能、抗老化性能、抗霉菌性能是航空航天材料應該具備的良好特性。
適應空間環(huán)境 空間環(huán)境對材料的作用主要表現為高真空(1.33×10[55-1]帕)和宇宙射線輻照的影響。金屬材料在高真空下互相接觸時,由于表面被高真空環(huán)境所凈化而加速了分子擴散過程,出現“冷焊”現象;非金屬材料在高真空和宇宙射線輻照下會加速揮發(fā)和老化,有時這種現象會使光學鏡頭因揮發(fā)物沉積
而被污染,密封結構因老化而失效。航天材料一般是通過地面模擬試驗來選擇和發(fā)展的,以求適應于空間環(huán)境。
壽命和安全 為了減輕飛行器的結構重量,選取盡可能小的安全余量而達到絕對可靠的安全壽命,被認為是飛行器設計的奮斗目標。對于導彈或運載火箭等短時間一次使用的飛行器,人們力求把材料性能發(fā)揮到極限程度。為了充分利用材料強度并保證安全,對于金屬材料已經使用“損傷容限設計原則”。這就要求材料不但具有高的比強度,而且還要有高的斷裂韌性。在模擬使用的條件下測定出材料的裂紋起始壽命和裂紋的擴展速率等數據,并計算出允許的裂紋長度和相應的壽命,以此作為設計、生產和使用的重要依據。對于有機非金屬材料則要求進行自然老化和人工加速老化試驗,確定其壽命的保險期。復合材料的破損模式、壽命和安全也是一項重要的研究課題。
工程力學受力分析 工程力學試題庫及答案篇一
工程力學這門課程包括有理論力學和材料力學兩大部分。理論力學主要講述的是經典力學部分的內容,講述了靜力學和運動學和動力學三大部分。靜力學是研究物體在力系作用下的平衡規(guī)律的科學,動力學主要研究了點和剛體的簡單運動和合成運動,動力學研究物體的機械運動和作用力之間的關系。材料力學研究物體(變形體模型)在外力作用下的內力、應力、變形及失效規(guī)律。
理論力學不像是生物化學,很多知識要靠記憶去擴展,這是一門更多得靠邏輯和推理去構建知識構架的學科。我對需要大量記憶的課程并不擅長,但我喜歡在錯綜復雜的力學體系中用最基本的東西去思考,解決問題,并想出自己真正有個性的辦法,我也覺得這樣對自己的智力和思維方式才是有幫助的。而理論力學又不同于以前作為基礎學科的物理,其分析的問題更加復雜,更加接近實際,對問題的剖析也更加深刻,因此對思維也提出了更多的挑戰(zhàn),激起人的興趣。
在具體學習的過程中,自己還是碰到了很多的困難的,有時覺得會煩躁,但最后靜下心來好好把書上的內容系統(tǒng)地過一遍,有時甚至往復地看好多遍,直到自己真正理解,成為讓自己接受的知識。理論力學的難點不在于知識的多,而是真正要學好這門課,對其中沒一點知識必須有足夠深的理解,然后各種綜合性交叉性的題目也便能很自然得想到用書中不同的知識去解決。自己也便能順利地去推倒自己想要的結論了。
另外這門課最有特色的地方就是將理論和實際結合起來了,我們不僅在可以學到課本上的內容,同時,我們還可以親自動手在實驗中檢驗理論。這與以往學習理論力學的過程中有很大的不同,也更加激起了我們的學習興趣。
工程力學理論性強且與專業(yè)課、工程實際緊密聯(lián)系,是科學、合理選擇或設計結構的尺寸、形狀、強度校核的理論依據。具有承上啟下的作用。所以,學好工程力學,為后續(xù)專業(yè)課的應用和拓展奠定了很強的理論基礎。
工程力學受力分析 工程力學試題庫及答案篇二
《工程力學》主要講授靜力學的基本內容和軸向拉壓、扭轉、彎曲、應力狀態(tài)理論、強度理論、壓桿穩(wěn)定、組合變形等主要內容,該課程是電氣工程,安全工程、測繪工程等專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎課程,是相關專業(yè)的學生學習后續(xù)課程、掌握本專業(yè)技術所必備的理論基礎。以下是工程力學教案,歡迎閱讀。
一、課程目的與任務
掌握力系的簡化與平衡的基本理論,構筑作為工程技術根基的知識結構;通過揭示桿件強度、剛度等知識發(fā)生過程,培養(yǎng)學生分析解決問題的能力;以理論分析為基礎,培養(yǎng)學生的實驗動手能力;發(fā)揮其它課程不可替代的綜合素質教育作用。
二、教學基本要求
1.掌握工程對象中力、力矩、力偶等基本概念及其性質;能熟練地計算力的投影、力對點之矩。
2.掌握約束的概念和各種常見約束力的性質;能熟練地畫出單個剛體及剛體系的受力圖。
3.掌握各種類型力系的簡化方法和簡化結果;掌握力系的主矢和主矩的基本概念及其性質;能熟練地計算各類力系的主矢和主矩。
4.掌握各種類型力系的平衡條件;能熟練利用平衡方程求解單個剛體和剛體系的平衡問題。
5.理解材料力學的任務、變形固體的基本假設和基本變形的特征;掌握正應力和切應力、正應變和切應變的概念。
6.掌握截面法;熟練運用截面法求解桿件(一維桿件)各種變形的內力(軸力、扭矩、剪力和彎矩)及內力方程;掌握彎曲時的載荷集度、剪力和彎矩的微分關系及其應用;熟練繪制內力圖。
7.掌握直桿在軸向拉伸與壓縮時橫截面的應力計算;了解安全因數及許用應力的確定,熟練進行強度校核、截面設計和許用載荷的計算。
8.掌握胡克定律,了解泊松比,掌握直桿在軸向拉伸與壓縮時的變形計算。
9.掌握剪切和擠壓(工程)實用計算。
10.掌握扭轉時外力偶矩的換算;掌握圓軸扭轉時的切應力與變形計算;熟練進行扭轉的強度和剛度計算。
11.掌握純彎曲、平面彎曲、對稱彎曲和橫力彎曲的概念;掌握彎曲正應力公式;熟練進行彎曲強度計算;掌握桿件的斜彎曲、彎拉(壓)組合變形的應力與強度計算。
12.掌握梁的撓曲線近似微分方程和積分法,了解疊加法求梁的撓度和轉角。
三、教學的重點與難點
教學重點:
1.繪制物體受力分析圖;
2.力線平移定理及力系的平衡方程及其應用;
3.軸向拉壓的強度條件、靜定桁架節(jié)點位移計算;
4.圓軸扭轉時橫截面上的切應力與相對扭轉角及扭轉的強度和剛度條件;
5.平面對稱彎曲的內力圖及利用載荷集度、剪力方程和彎矩方程的微分關系、積分關系和突變關系繪制梁的內力圖;
6.平面對稱彎曲梁的彎曲正應力及梁變形的積分法和疊加法。
教學難點:
1.平面力系物系平衡問題的解法;
2.簡單桁架的內力計算及靜定桁架節(jié)點位移計算;
3.平面對稱彎曲的內力圖及利用載荷集度、剪力方程和彎矩方程的微分關系、積分關系和突變關系繪制梁的內力圖;
4.計算梁變形的積分法和疊加法。
四、課程內容與學時分配
第一部分 靜力學基本概念與公理(4學時)
1.靜力學基本概念與公理
2.約束和約束力
3.受力圖
第二部分 匯交力系(1學時)
1.匯交力系的合成2.匯交力系的平衡條件
第三部分 力偶系(1學時)
1.力對點之矩矢
2.力對軸之矩
3.力偶矩矢
4.力偶等效條件和性質
5.力偶系的合成和平衡條件
第四部分平面任意力系(8學時)
1.力的平移
2.平面任意力系向一點簡化
3.平面任意力系的平衡條件
4.剛體系的平衡
5.靜定與靜不定問題的概念
第五部分 緒論(2學時)
1.材料力學的研究對象
2.材料力學的基本假設
3.外力與內力
4.正應力與切應力
5.正應變與切應變
第六部分 軸向拉伸與壓縮(含實驗共10學時)
1.基本概念
2.軸力與軸力圖
3.拉壓桿的應力與圣維南原理
4.材料在拉伸與壓縮時的力學性能
5.應力集中概念
6.失效、許用應力與強度條件
7.胡克定律與拉壓桿的變形
8.簡單拉壓靜不定問題
9.連接部分的強度計算
第七部分 扭轉(6學時)
1.基本概念
2.動力傳遞與扭矩
3.切應力互等定理與剪切胡克定律
4.圓軸扭轉橫截面上的應力
5.極慣性矩與抗扭截面系數
6.圓軸扭轉破壞與強度條件
7.圓軸扭轉變形與剛度條件
第八部分 彎曲內力(2學時)
1.基本概念
2.梁的計算簡圖
3.剪力與彎矩
4.剪力、彎矩方程和剪力、彎矩圖
5.剪力、彎矩與載荷集度間的微分關系
第九部分 彎曲應力(6學時)
1.基本概念
2.平面對稱彎曲正應力
3.慣性矩與平行移軸定理
4.平面對稱彎曲矩形截面切應力
5.梁的強度條件
6.梁的合理強度設計
7.雙對稱截面梁的非對稱彎曲
8.彎拉(壓)組合第十部分 彎曲變形(含實驗共6學時)
1.工程中的彎曲變形問題
2.撓曲線近似微分方程
3.用積分法、疊加法求彎曲變形
4.簡單超靜定梁
5.梁的剛度條件和合理剛度設計
工程力學受力分析 工程力學試題庫及答案篇三
《工程力學》學習心得
大二馬上就要過去了,在即將過去的一年的大學學習中,我們已經把力學中的理論力學和材料力學都快學習完了。這一年的學習讓我了解了許多有關于力的新知識和計算的新方法,老師講了很多例題的解法,特別是學習的方式更是讓我的受益匪淺。
在半年學習力學的過程中,一開始,我以為力學不一定很難,因為很多內容是大學物理里的,所以我應該很容易掌握,但經過一段時間的學習后,我發(fā)現它并不是想象中的那么容易,首先,學習內容多,而且有部分特別難。除此之外在學習力學的過程中,還要必須學會畫圖,學會受力分析。
從老師剛開始老師給我們講述有關于力學的一些基本知識,并闡明了學習的目標和宗旨到現在將近一年,有時感覺力學容易有時有感覺難。上學期力學考的不是很理想,就是因為有階段沒好好聽課,導致材料力學里彎曲變形沒學懂,考試前沒好好復習,這學期剛開始還是有些吃力,但是后來就慢慢趕上老師的進度,感覺老師應該每次上課時應該穿插講一點以前學過的知識來鞏固我們以前的知識。老師也很負責,先把新知識仔細地將一遍,然后再將例題一一講解一遍,然后挑一兩道相似的習題給我們同學現場做,有時還會隨意抽同學上黑板做。放學后,老師還會布置一定的作業(yè),到每周力學實驗課連同上次力學實驗一起交上去。,每次上課都讓同學把與上課無關的東西收起來。上課的時候每次做題他都會看看學生的步驟。到考試之前,他還會讓我們找個時間來答疑。
通過上學期的學習,我發(fā)現其實態(tài)度比學習方法更重要,在學習中我們應該端正自己的態(tài)度,如果一個學生不能端正自己的態(tài)度,大學基本上也學不到多少東西。而且這種心態(tài)不能有絲毫松懈,一旦松懈,就得花更長的時間來“補課”。有句話說:“學如逆水行,不進則退。心似平原散馬,易放難收?!?BR> 上學期力學只考了七十幾分,是我對自己有了一個全新的認識。在這學期我一定會好好努力,并且通過自己的努力,爭取在期末能得到理想的成績。給自己即將結束的力學之旅畫上一個完整的句號。
工程力學受力分析 工程力學試題庫及答案篇四
飛行器及其動力裝置、附件、儀表所用的各類材料,是航空航天工程技術發(fā)展的決定性因素之一。航空航天材料科學是材料科學中富有開拓性的一個分支。飛行器的設計不斷地向材料科學提出新的課題,推動航空航天材料科學向前發(fā)展;各種新材料的出現也給飛行器的設計提供新的可能性,極大地促進了航空航天技術的發(fā)展。
航空航天材料的進展取決于下列3個因素:①材料科學理論的新發(fā)現:例如,鋁合金的時效強化理論導致硬鋁合金的發(fā)展;高分子材料剛性分子鏈的定向排列理論導致高強度、高模量芳綸有機纖維的發(fā)展。②材料加工工藝的進展:例如,古老的鑄、鍛技術已發(fā)展成為定向凝固技術、精密鍛壓技術,從而使高性能的葉片材料得到實際應用;復合材料增強纖維鋪層設計和工藝技術的發(fā)展,使它在不同的受力方向上具有最優(yōu)特性,從而使復合材料具有“可設計性”,并為它的應用開拓了廣闊的前景;熱等靜壓技術、超細粉末制造技術等新型工藝技術的成就創(chuàng)造出具有嶄新性能的一代新型航空航天材料和制件,如熱等靜壓的粉末冶金渦輪盤、高效能陶瓷制件等。③材料性能測試與無損檢測技術的進步:現代電子光學儀器已經可以觀察到材料的分子結構;材料機械性能的測試裝置已經可以模擬飛行器的載荷譜,而且無損檢測技術也有了飛速的進步。材料性能測試與無損檢測技術正在提供越來越多的、更為精細的信息,為飛行器的設計提供更接近于實際使用條件的材料性能數據,為生產提供保證產品質量的檢測手段。一種新型航空航天材料只有在這三個方面都已經發(fā)展到成熟階段,才有可能應用于飛行器上。因此,世界各國都把航空航天材料放在優(yōu)先發(fā)展的地位。中國在50年代就創(chuàng)建了北京航空材料研究所和北京航天材料工藝研究所,從事航空航天材料的應用研究。
簡況 18世紀60年代發(fā)生的歐洲工業(yè)革命使紡織工業(yè)、冶金工業(yè)、機器制造工業(yè)得到很大的發(fā)展,從而結束了人類只能利用自然材料向天空挑戰(zhàn)的時代。1903年美國萊特兄弟制造出第一架裝有活塞式航空發(fā)動機的飛機,當時使用的材料有木材(占47%),鋼(占35%)和布(占18%),飛機的飛行速度只有16公里/時。1906年德國冶金學家發(fā)明了可以時效強化的硬鋁,使制造全金屬結構的飛機成為可能。40年代出現的全金屬結構飛機的承載能力已大大增加,飛行速度超過了600公里/時。在合金強化理論的基礎上發(fā)展起來的一系列高溫合金使得噴氣式發(fā)動機的性能得以不斷提高。50年代鈦合金的研制成功和應用對克服機翼蒙皮的“熱障”問題起了重大作用,飛機的性能大幅度提高,最大飛行速度達到了3倍音速。40年代初期出現的德國 v-2火箭只使用了一般的航空材料。50年代以后,材料燒蝕防熱理論的出現以及燒蝕材料的研制成功,解決了彈道導彈彈頭的再入防熱問題。60年代以來,航空航天材料性能的不斷提高,一些飛行器部件使用了更先進的復合材料,如碳纖維或硼纖維增強的環(huán)氧樹脂基復合材料、金屬基復合材料等,以減輕結構重量。返回型航天器和航天飛機在再入大氣層時會遇到比彈道導彈彈頭再入時間長得多的空氣動力加熱過程,但加熱速度較慢,熱流較小。采用抗氧化性能更好的碳-碳復合材料陶瓷隔熱瓦等特殊材料可以解決防熱問題。
分類 飛行器發(fā)展到80年代已成為機械加電子的高度一體化的產品。它要求使用品種繁多的、具有先進性能的結構材料和具有電、光、熱和磁等多種性能的功能材料。航空航天材料按材料的使用對象不同可分為飛機材料、航空發(fā)動機材料、火箭和導彈材料和航天器材料等;按材料的化學成分不同可分為金屬與合金材料、有機非金屬材料、無機非金屬材料和復合材料。
材料應具備的條件 用航空航天材料制造的許多零件往往需要在超高溫、超低溫、高真空、高應力、強腐蝕等極端條件下工作,有的則受到重量和容納空間的限制,需要以最小的體積和質量發(fā)揮在通常情況下等效的功能,有的需要在大氣層中或外層空間長期運行,不可能停機檢查或更換零件,因而要有極高的可靠性和質量保證。不同的工作環(huán)境要求航空航天材料具有不同的特性。
高的比強度和比剛度 對飛行器材料的基本要求是:材質輕、強度高、剛度好。減輕飛行器本身的結構重量就意味著增加運載能力,提高機動性能,加大飛行距離或射程,減少燃油或推進劑的消耗。比強度和比剛度是衡量航空航天材料力學性能優(yōu)劣的重要參數:
比強度=/
比剛度=/式中[kg2][kg2]為材料的強度,為材料的彈性模量,為材料的比重。
飛行器除了受靜載荷的作用外還要經受由于起飛和降落、發(fā)動機振動、轉動件的高速旋轉、機動飛行和突風等因素產生的交變載荷,因此材料的疲勞性能也受到人們極大的重視。
優(yōu)良的耐高低溫性能 飛行器所經受的高溫環(huán)境是空氣動力加熱、發(fā)動機燃氣以及太空中太陽的輻照造成的。航空器要長時間在空氣中飛行,有的飛行速度高達3倍音速,所使用的高溫材料要具有良好的高溫持久強度、蠕變強度、熱疲勞強度,在空氣和腐蝕介質中要有高的抗氧化性能和抗熱腐蝕性能,并應具有在高溫下長期工作的組織結構穩(wěn)定性。火箭發(fā)動機燃氣溫度可達3000[2oc]以上,噴射速度可達十余個馬赫數,而且固體火箭燃氣中還夾雜有固體粒子,彈道導彈頭部在再入大氣層時速度高達20個馬赫數以上,溫度高達上萬攝氏度,有時還會受到粒子云的侵蝕,因此在航天技術領域中所涉及的高溫環(huán)境往往同時包括高溫高速氣流和粒子的沖刷。在這種條件下需要利用材料所具有的熔解熱、蒸發(fā)熱、升華熱、分解熱、化合熱以及高溫粘性等物理性能來設計高溫耐燒蝕材料和發(fā)冷卻材料以滿足高溫環(huán)境的要求。太陽輻照會造成在外層空間運行的衛(wèi)星和飛船表面溫度的交變,一般采用溫控涂層和隔熱材料來解決。低溫環(huán)境的形成來自大自然和低溫推進劑。飛機在同溫層以亞音速飛行時表面溫度會降到-50[2oc]左右,極圈以內各地域的嚴冬會使機場環(huán)境溫度下降到-40[2oc]以下。在這種環(huán)境下要求金屬構件或橡膠輪胎不產生脆化現象。液體火箭使用液氧(沸點為-183[2oc])和液氫(沸點為-253[2oc])作推進劑,這為材料提出了更嚴峻的環(huán)境條件。部分金屬材料和絕大多數高分子材料在這種條件下都會變脆。通過發(fā)展或選擇合適的材料,如純鋁和鋁合金、鈦合金、低溫鋼、聚四氟乙烯、聚酰亞胺和全氟聚醚等,才能解決超低溫下結構承受載荷的能力和密封等問題。
耐老化和耐腐蝕 各種介質和大氣環(huán)境對材料的作用表現為腐蝕和老化。航空航天材料接觸的介質是飛機用燃料(如汽油、煤油)、火箭用推進劑(如濃硝酸、四氧化二氮、肼類)和各種潤滑劑、液壓油等。其中多數對金屬和非金屬材料都有強烈的腐蝕作用或溶脹作用。在大氣中受太陽的輻照、風雨的侵蝕、地下潮濕環(huán)境中長期貯存時產生的霉菌會加速高分子材料的老化過程。耐腐蝕性能、抗老化性能、抗霉菌性能是航空航天材料應該具備的良好特性。
適應空間環(huán)境 空間環(huán)境對材料的作用主要表現為高真空(1.33×10[55-1]帕)和宇宙射線輻照的影響。金屬材料在高真空下互相接觸時,由于表面被高真空環(huán)境所凈化而加速了分子擴散過程,出現“冷焊”現象;非金屬材料在高真空和宇宙射線輻照下會加速揮發(fā)和老化,有時這種現象會使光學鏡頭因揮發(fā)物沉積
而被污染,密封結構因老化而失效。航天材料一般是通過地面模擬試驗來選擇和發(fā)展的,以求適應于空間環(huán)境。
壽命和安全 為了減輕飛行器的結構重量,選取盡可能小的安全余量而達到絕對可靠的安全壽命,被認為是飛行器設計的奮斗目標。對于導彈或運載火箭等短時間一次使用的飛行器,人們力求把材料性能發(fā)揮到極限程度。為了充分利用材料強度并保證安全,對于金屬材料已經使用“損傷容限設計原則”。這就要求材料不但具有高的比強度,而且還要有高的斷裂韌性。在模擬使用的條件下測定出材料的裂紋起始壽命和裂紋的擴展速率等數據,并計算出允許的裂紋長度和相應的壽命,以此作為設計、生產和使用的重要依據。對于有機非金屬材料則要求進行自然老化和人工加速老化試驗,確定其壽命的保險期。復合材料的破損模式、壽命和安全也是一項重要的研究課題。

