工程力學 課件 0緒論

緒論什么是力學？力學分類力學是怎樣發(fā)展的？工程力學的學習目的工程力學的研究內(nèi)容工程力學的研究方法工程力學的研究主線什么是力學？力學是研究物體機械運動規(guī)律的科學。物體的機械運動是指物體的空間位形（位置和形狀）隨時間的變化。移動、轉(zhuǎn)動、流動和變形力學的研究為揭示自然界中與機械運動有關(guān)的規(guī)律提供了有效的工具，它也是近代工程技術(shù)的重要理論基礎(chǔ)之一，是溝通自然科學基礎(chǔ)理論與工程實踐的橋梁。機械、結(jié)構(gòu)等受力如何？如何運動？如何變形？破壞？如何控制設(shè)計？其目的是：

了解工程系統(tǒng)的性態(tài)并為其設(shè)計提供合理的規(guī)則。工程力學是:將力學原理應(yīng)用實際工程系統(tǒng)的科學。性態(tài)規(guī)則什么是工程力學？靜力學：研究力系或物體的平衡問題，不涉及物體運動狀態(tài)改變；如飛機停在地面。運動學：研究物體如何運動，不討論運動與受力的關(guān)系；如飛行軌跡、速度、加速度。動力學：研究力與運動的關(guān)系。如何提供加速度？按運動與否分：力學的分類按研究對象分：一般力學：對象是剛體。研究力及其與運動的關(guān)系。有理論力學，分析力學等。流體力學：對象是氣體和液體。有水力學、空氣動力學等。固體力學：對象是可變形固體。研究強度、變形、破壞等。有材料力學、結(jié)構(gòu)力學、彈性力學、塑性力學、斷裂力學、疲勞力學等。

(理論分析、實驗和數(shù)值計算)有實驗力學、計算力學二個方面的分支。按研究手段分：

有飛行力學、船舶結(jié)構(gòu)力學、巖土力學等。按應(yīng)用領(lǐng)域分：力學是怎樣發(fā)展的？力學的發(fā)展始終是和人類社會活動緊密聯(lián)系的，它的發(fā)展與完善推動了科學技術(shù)和社會的進步。1、建筑與橋梁建于1056年

山西應(yīng)縣木塔早期筒體結(jié)構(gòu)建筑比薩斜塔建于1173－1370年力學的發(fā)展觀察竹子的特征竹子的橫截面比薩斜塔橫截面力學的發(fā)展早期建筑的特點：高度低，跨度小，承載能力低，材料為磚石和木材。趙州橋建于595－605年跨度：37.4m拱高：7m早期拱形結(jié)構(gòu)建筑

“敞肩拱”的運用為世界橋梁史上的首創(chuàng)，并有“世界橋梁鼻祖”的美譽。力學的發(fā)展力學的發(fā)展力學的發(fā)展力學的發(fā)展建筑物高度增加會產(chǎn)生什么新問題？現(xiàn)代筒體結(jié)構(gòu)建筑吉隆坡雙塔大廈高度：452米材料：鋼筋混凝土力學的發(fā)展力學的發(fā)展上海金茂大廈現(xiàn)代大跨度橋梁橋梁跨度增大又會產(chǎn)生什么新問題？力學的發(fā)展力學的發(fā)展南京長江大橋上海南浦大橋澳門橋建造設(shè)計風速60m/s破壞時的風速19m/s美國華盛頓州塔科馬懸索橋建于1940年7月1日，橋長853m坍塌日期：1940年11月7日

力學的發(fā)展事后分析引起橋梁振動的原因計算機模擬與仿真力學的發(fā)展地震對建筑物的影響如何減小地震對建筑物的影響？力學的發(fā)展建筑物減震的模擬實驗研究力學的發(fā)展美國舊金山國際機場新樓使用了移動地基力學的發(fā)展

上海東方電視塔高300m球徑45m力學的發(fā)展抗震模型試驗（破壞部位、破壞形式、抗震能力）力學的發(fā)展建筑物控制爆破1769年研制的第一輛蒸汽動力車2、車輛與飛機早期的農(nóng)用車輛車輛的早期研制與應(yīng)用力學的發(fā)展現(xiàn)代車輛研究提出的要求:

舒適、安全、高速、便捷、環(huán)保力學的發(fā)展利用計算機分析車輛的動力學問題力學的發(fā)展汽車碰撞試驗力學的發(fā)展力學的發(fā)展碰撞時氣囊與人的相互作用汽車碰撞現(xiàn)代直升機—科學技術(shù)的綜合應(yīng)用早期直升機—原理的認識力學的發(fā)展力學的發(fā)展空氣動力試驗---風洞實驗力學的發(fā)展飛機整機結(jié)構(gòu)強度實驗機翼破壞實驗力學的發(fā)展機身結(jié)構(gòu)強度實驗力學的發(fā)展力學的發(fā)展戰(zhàn)斗機的振動模態(tài)分析飛鳥與空中客車機翼相撞3、航空航天力學的發(fā)展力學的發(fā)展載人飛船力學的發(fā)展和平號空間站

社會的發(fā)展與進步需要科學技術(shù)的不斷發(fā)展與創(chuàng)新。哪類科學技術(shù)對于我們社會的未來最重要？工程力學的學習目的

我們不能預(yù)言，哪類研究和純理論探索會對我們社會的未來作出最大貢獻。同樣地，如果我們不能作出這樣的預(yù)測，那么我們肯定可以自信地預(yù)言，

選自哈佛大學前校長L.H.Summers2002年5月在北京大學的演講

新知識、新想法、新方法和智慧的思考

對于我們的未來將是至關(guān)重要的。工程力學的學習目的培養(yǎng)獲取新知識的能力培養(yǎng)提出（或發(fā)現(xiàn)）問題的能力培養(yǎng)解決問題的能力建立模型的能力綜合應(yīng)用知識的能力設(shè)計實驗的能力分析理論（結(jié)論）正確與否的能力培養(yǎng)創(chuàng)新意識（新思想、新方法）為后續(xù)課程打下必要的基礎(chǔ)工程力學的學習目的靜力學

研究物體的平衡時力之間的關(guān)系材料力學研究工程構(gòu)件的變形和破壞規(guī)律工程力學的研究內(nèi)容提出問題，選擇有關(guān)的研究系統(tǒng)。對系統(tǒng)進行抽象與簡化，建立力學模型。利用力學原理進行分析、推理，得出結(jié)論與已知結(jié)論相比較，或由實驗進行驗證。確認或進一步改善模型，深化認識工程力學解決問題的一般方法，類似于一般科學研究的普遍方法，可歸納為：建立力學模型是最關(guān)鍵的。(需要知識和經(jīng)驗)模型包括材料性能、載荷、約束、幾何形狀等真實情況的理想化和簡化。工程力學的研究方法材料模型變形體模型剛體模型載荷模型汽車通過輪胎作用在橋面上的集中力模型橋面板作用在鋼梁的分布力模型工程力學問題的分析，一般都需要進行----力的研究。----運動和變形的研究。----聯(lián)系力與運動、力與變形之關(guān)系的研究。若構(gòu)件處于靜止或平衡狀態(tài)，則不必考慮其運動。平衡狀態(tài)的力學問題——稱為靜力學問題。力的平衡關(guān)系、變形的幾何協(xié)調(diào)關(guān)系和力與變形間的物理關(guān)系。研究工程靜力學問題的主線和核心是：工程力學的研究主線(1)受力分析及靜力平衡條件(力的分析)物體受什么力作用？處于平衡狀態(tài)的物體，應(yīng)當滿足什么條件？（靜力平衡條件）(2)變形的幾何協(xié)調(diào)條件(幾何分析)材料是均勻連續(xù)的，受力變形后仍然應(yīng)連續(xù)，固體內(nèi)既不引起“空隙”，也不產(chǎn)生“重疊”。發(fā)生破壞前，材料的變形應(yīng)是幾何可能的。(3)力與變形間的物理關(guān)系(材料模型)力與變形(如伸長)成正比，如虎克定律，是反映材料線彈性性能的最簡單的物理關(guān)系。不同材料、不同的變形形式，有不同的模型。小結(jié)：3)工程力學研究的目的是:了解工程系統(tǒng)的性態(tài)