湖南大学《力学》课件-绪论

湖南大学《理论力学》一、力学、工程力学与理论力学经典力学一般力学固体力学流体力学交缘力学微观宇观

量子力学相对论力学(质量与尺寸随v而变化)宏观绪论力学绝对时空

v<<光速研究杆状构件的强度，刚度和稳定性。研究杆系结构的强度，刚度和稳定性。流体力学:弹性力学:固体力学材料力学:结构力学:

研究非杆结构在弹性阶段的强度、刚度和稳定性。研究流体受力与运动规律。

理论力学:

包括:研究质点系机械运动一般规律。静力学、运动学和动力学绪论一般力学工程力学拱形建筑：充分利用砖石抗压性，提高承载能力二、工程力学研究对象和内容1.工程实例绪论都江堰—中国古代著名水利工程(公元前250年)分水灌溉，规模宏大，技术高超绪论应县木塔

建于1056年比萨斜塔

建于1173－1370年早期建筑的特点:早期筒体结构建筑

高度低，跨度小，承载能力低，材料为砖石和木材。绪论

预应力混凝土双塔斜拉桥绪论绪论柴油机12v绪论柴油机16v绪论蒸汽机车绪论汽车绪论航天器的对接绪论神舟一号飞船太阳能帆板的展开绪论磁悬浮列车绪论海洋平台绪论工程系统各构件力的内、外效应。达到既安全又经济。a.强度—抵抗破坏能力b.刚度—抵抗变形能力c.稳定性—维持原态能力保障安全时，用材最少，造价最低。理论力研究整体外力与各部分之间的相互作用力及位移，包括各杆件内力。杆件的应力与变形，强度、刚度与稳定计算。2.研究对象安全:经济:材料绪论3.研究内容包括几何静力学、分析静力学(第八章介绍)应用:变形固体块、板、壳。杆与杆结构。三大关系(1)静力学:研究物体所受力系的简化、平衡规律及其应用。质点系—刚体、变形固体、流体平衡、几何、物理绪论(2)运动学:(与力无关、也是变形体运动基础)

(3)动力学:包括质点系、刚体，变形体的动力效应。研究点与刚体运动的几何性质研究物体所受力与运动间的关系。变形(包含刚体位移和相对位移)刚体运动包括位移、轨迹、速度、加速度。绪论三、(工程系统的)力学模型1.基本模型:2.一般模型:理想流体(无粘性)。质点系→基本理论(包括一切模型)质点:具有质量的几何点。刚体:任何两点距离不变的几何体。变形固体:连续、均匀、各向同性或各向异性假设。分为宏、细、微三层次。流体:绪论1.横梁如图所示，求外力和内力，视为刚体。求变形和内力分布，视为变形体。①求外效应

②求内效应合理选择求外力Fy——刚体，不影响精度。——变形固体，由三大关系联合求解。绪论

土木工程中视为弹性半空间。2.地球:

天文学中视为质点或刚体。地震学中视为多相变形固体。绪论3.特殊模型:温度变化、电磁效应、支座移动，加工误差等。工程系统的计算简图(结构与机构)①形状轮廓线、杆轴线②联结铰接:限制平移、可转动刚结:限制平移与转动弹性:可变形③荷载恒载与活载静载与动载表面力与体积力分布力与集中力④其它外因:绪论刚结铰结弹簧弹簧四、研究途径与方法1.途径:分理论体系与工程应用。绪论是抽象简化

实验模拟基本模型

(质点系)普遍定理力学模型

数学模型理论解答误差检验

结果

实际对象否基本定律公理化

修改力学模型解析计算2.方法:①抽象化:梁上电机振动模型屋架桁架绪论分析力学:从两个基本原理出发。②公理化:静力学:从5条公理出发。动力学:

从牛顿三大定律出发。③数学方法:矢量分析、代数方程、微分方程。④计算机方法:数值计算、过程仿真。⑤实验方法:机械测试、电测、光测等。⑥开拓新方法:校核优化设计

响应

参数识别(系统几何物理特性)逆问题绪论五、学习目的建筑力学是结构工程师的看家本事。土木专业:机械专业:1.直接解决工程问题涉及广泛工程领域:新领域:2.后续课程基础——其它力学课程的基础土、水、机、航、交、地。

生物技术、能源、材料(纳米)、电子技术工程领域的创新离不开力学。

结构力学、砼结构、钢结构、土力学与地基、流体力学、弹性力学等。

材料力学、弹塑性力学、机械设计、机械原理、机械零件、机械动力学、流体动力学等。绪论3.培养能力

抽象与逻辑思维；运动、变形与受力分析；计算模型与方法的选择。a、具体结构计算(编程与应用软件)b、经典结构力学问题求解c、力学过程的仿真定性分析①经典方法分析能力②计算机分析能力③定性分析能力

工程中的概念设计(“结构概念与体系”)、结构估算体系判断与模型建立都需要—形成“定性结构力学”新课程。绪论寻找新问题与新途径。④创新能力

创造新思想、新方法、新产品的能力。发散性:探索性:想象性:创新思维特点:一题多问、多解、多变

主动索取想象力比知识更重要。由被动接收绪论直觉性:如:不需逐步分析、迅速作出合理猜测与判断1.质点与圆盘不受外力作用,运动如何?3.质点受力如图(沿切向),试求v=?2.失重状态、火焰形状如何?绪论4.考研

土木、力学、机械、航天研究生必考课程之一。科技创新，更需高级力学人才。六、教学计划与要求(见实施细则)绪论目录第1章力系的简化第2章力系的平衡第一篇静力学目录第