理论力学讲义-第一讲(2010.09.06).ppt

工程力学(I) 理论力学,杨宝森,2019年5月31日,工程力学课程总论, 工程力学研究方法, 工程与工程力学, 工程力学研究问题, 工程与工程力学,土木建筑或其他生产、制造部门用比较大而复杂的设备来进行的工作 Unlike the scientist, the engineer is not free to select the problem which interests him; His solutions must satisfy conflicting requirements. Efficiency costs money, safety adds complexity, performance increases weight. The engineering solution is the optimum solution. It may be the cheapest for a given performance, the most reliable for a given weight, the simplest for a given safety, or the most efficient for a given cost.,Engineering is optimizing., 工程力学与其他课程,流体力学、结构力学、包装动力学、机械设计,工程力学,材料力学,理论力学,专业课, 工程力学,工程力学：是研究 机械力及其机械效应 的一般规律的学科 力的两种效应：运动效应和变形效应 理论力学研究运动效应， 材料力学研究变形效应。,理论力学：是研究物体受力和机械运动关系的一般规律的学科 包括：静力学、运动学和动力学, 理论力学研究问题, 桁架,理论力学：是研究物体受力和机械运动关系的一般规律的学科 包括：静力学、运动学和动力学, 理论力学研究问题,准确定位,怎样在不同的 时间间隔内通 过测量目标与 雷达之间的距 离和雷达方位 角才能准确地 测定目标的速 度和加速度。,准确定位,理论力学：是研究物体受力和机械运动关系的一般规律的学科 包括：静力学、运动学和动力学, 理论力学研究问题,材料力学：构件既安全可靠又节省材料 二者间的矛盾就是材料力学研究的问题, 材料力学研究问题,南浦大桥, 材料力学研究问题, 材料力学研究问题,桥面结构, 材料力学研究问题, 材料力学研究问题,2004年5月24日，巴黎戴高乐机场屋顶坍塌6人丧生 中国国家大剧院设计师安德鲁在“巨蛋”前致歉, 材料力学研究问题,微型机器人, 工程力学的研究方法,理论分析方法：提出假设、简化模型，定义对象和概念，然后逻辑演绎数理推论 实验方法：经过简化建立的理论，需由实验来验证。就具体设计进行实验验证,飞机静载试验,实验法,计算机方法： 现代计算技术与计算机应用。,理论分析方法 实验方法, 工程力学的研究方法,汽车碰撞,碰撞时气囊与人的相互作用,考核方法：平时、期末考试成绩，比例30：70 平时成绩： 出勤（10）、作业（20） 出勤： 不缺勤、不迟到、不早退。 作业： 独立按时(一周内)完成，书写清楚规范（班级，姓名，学号，日期）、使用16开纸。, 我的要求, 关于笔记,只是听讲 假设_100%_是演讲者想说的 大约_说了出来 大约_被听到 大约_三个小时后还被记住 大约_三天后还被记住 大约_三个月后还被记住,80% 60% 40% 25% 5%, 关于笔记,听讲+笔记 大约_三天后还被记住 大约_三个月后还被记住,70-80% 50-60%,你的希望？ 今日作业, 我希望, 你的希望,第一部分 静力学,静力学：是研究物体的静止（平衡）规律 静止（平衡）状态：相对静止或匀速直线运动，V=0, 是运动的特殊情况 三个基本问题： 力系的平衡条件 受力分析 力系的简化：力的合成与分解规则 什么叫力系？什么叫力系的平衡条件？ 什么叫力？,1-1 静力学的基本概念,1、力： 力是物体间的相互作用，这种作用的效应使物体的机械运动状态发生变化 力的三要素：力对于物体的效应决定于力的大小、方向和作用点（作用位置）。 力的大小：是指物体间相互作用的强度，单位 N,kN 力的方向：方位和指向。静止的质点仅受一个力的作用而运动，则运动的方向就是力的方向。 力的作用点：是力的作用位置的抽象。 力是矢量，且为定位（线）矢量,1-1 静力学的基本概念,2、力系： 物体受多个力的作用，这一群力叫力系 力系分类： 平面力系；空间力系。 汇交力系；平行力系； 任意力系。,1-1 静力学的基本概念,3、平衡和平衡条件： 平衡:是指物体相对于参照物体保持静止或匀速直线运动的状态 平衡条件：要使物体保持平衡状态，作用于物体上的一群力（力系）要满足一定条件，这条件称为力系的平衡条件。,1-1 静力学的基本概念,4、平衡力系： 若力系中各力对于物体作用的效应彼此抵消而使物体保持平衡或运动状态不变时，则这种力系称为平衡力系； 平衡力系中的任一力对于其余的力来说都称为平衡力。,F1,F2,F4z,F4y,F3,1-1 静力学的基本概念,5.等效力系： 若两力系分别作用于同一物体而效应相同时, 则这两力系称为等效力系 。,等效,等效,刚体,1-1 静力学的基本概念,6.刚体： 所谓刚体，就是在任何情况下永远不变形的物体。这一特征表现为刚体内任意两点的距离永远保持不变。 质点和质点系 是指具有一定质量而其形状与大小可以忽略不计的物体 所谓质点系，是指由有限个或无限个有着一定联系的质点所组成的质点群 不变质点系、刚体 质点系中各质点间的距离保持不变的系统称为不变质点系 刚体是由无限个质点组成的不变质点系。 物系： 由若干个刚体组成的系统也是质点系、称为物体系统,模 型 实际物体的合理抽象与简化; 实际工作状态的合理抽象与简化; 实际问题的合理抽象与简化。,1-1 静力学的基本概念, 物体模型质点与质点系统 当所研究的物体运动范围远远超过 其本身的几何尺寸时，物体的形状和大小对运动的影响很小，这时可以将其抽象为只有质量而无体积的质点。,1-1 静力学的基本概念,例如：研究卫星运动轨道时,卫星可视为质点；但研究卫星姿态控制时，则不能视为质点。,工作状态的模型刚体与变形体 研究运动时忽略极小的变形刚体; 研究物体的变形和内部受力规律时，则必须考虑变形变形体,1-1 静力学的基本概念,1-2 静力学公理,公理 1（二力平衡公理）： 作用于刚体上的两力平衡，其必要与充分条件是：该两力的大小相等、方向相反且作用于同一直线上。 含义1：如果一个物体只受两个力的作用而保持平衡，那么，这两个力一定是：等值、反向、共线 含义2：如果一个物体只受两个力的作用且这两个力等值、反向、共线，那么这个物体一定保持平衡。,二力杆,公理 2（加减平衡力系公理）: 在作用于刚体的任意力系上增加或减去任何平衡力系，并不改变原力系对于刚体的效应。,合力与分力：若力系与一力等效，则此力就称为该力系的合力,而力系中的各力，则称为此合力的分力。,1-2 静力学公理,公理 3（力的平行四边形法则）: 作用于物体某一点的两