大学《工程力学》课件-第0章 课程总论

1/47工程力学工程力学是工科专业技术基础主要课程，兼有基础理论和应用技术双重性质培养学生的工程力学素质，具有创新精神和实践能力的高素质人材的需要《工程力学》2/47平时成绩占30％（包括作业、上课考勤、提问等）期末考试占70％成绩考核评定3/47教学内容及学时课程总论（1学时）第1篇静力学（14学时）第2篇材料力学（24学时）习题（6学时）复习（3学时）第1章静力学基础第2章力系的简化第3章工程构件的静力学平衡问题第4章材料力学的基本概念第5章杆件的内力图第6章拉压杆件的应力变形分析与强度设计第7章梁的强度问题第8章梁的位移分析与刚度设计4/47工程力学涉及众多的力学学科分支与广泛的工程技术学科；作为高等工科学校的一门课程，工程力学只是其中最基础的部分；涵盖了原有理论力学和材料力学两门课程的主要经典内容；工程力学课程不仅与力学密切相关，而且紧密联系于广泛的工程实际。

工程力学课程总论5/47工程力学课程总论工程与工程力学工程力学的研究内容与模型工程力学的分析方法

6/47工程与工程力学

20世纪以前，推动近代科学技术与社会进步的蒸汽机、内燃机、铁路、桥梁、船舶、兵器等，都是在力学知识的累积、应用和完善的基础上逐渐形成和发展起来的。7/47工程与工程力学

20世纪产生的诸多高新技术，如高层建筑、大跨度悬索桥、海洋平台、航空航天器、机器人、高速列车以及大型水利工程等许多重要工程更是在工程力学指导下得以实现，并不断发展完善的。

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浦江两岸工程与工程力学——高层建筑与大型桥梁9/47金茂大厦高420.5m共88层工程与工程力学——高层建筑与大型桥梁金茂大厦中庭荣获2001年“美国建筑师学会室内建筑奖”10/47工程与工程力学——高层建筑与大型桥梁缆索与立柱桥面结构桥墩11/47上海南浦大桥工程与工程力学——高层建筑与大型桥梁12/471999年1月4日18时50分，重庆市綦江县彩虹桥发生整体垮塌，造成40人死亡，14人受伤，直接经济损失631万元。事故经过：30余名群众正行走于彩虹桥上，另有22名驻綦武警战士进行训练，由西向东列队跑步至桥上约三分之二处时，整座大桥突然垮塌。

工程与工程力学——高层建筑与大型桥梁垮塌前的大桥垮塌后的大桥13/47法庭以外的问题：力学素质的重要性从简单力学问题到高等力学问题简单力学问题：队伍过桥时不能齐步走高等力学问题：冲击载荷的概念：人跑步时脚上的力量有多大损伤累积与结构寿命：与跑步的次数有关工程与工程力学——高层建筑与大型桥梁14/47工程与工程力学——高速公路15/47

疲劳引起的破坏工程与工程力学——飞机16/47工程与工程力学——海洋钻井平台17/47我国长征火箭家族工程与工程力学——航天器航天飞机18/47工程与工程力学——高速列车19/47长江三峡工程工程与工程力学——大型水利工程设施20/47

20世纪产生的另一些高新技术，如核反应堆工程、电子工程、计算机工程等，虽然是在其他学科指导下产生和发展起来的，但也都对工程力学提出了各式各样、大大小小的问题。工程与工程力学21/47

核反应产生大量热量和气体，容器产生怎样的变形？

变形对反应堆的运行产生什么影响？

容器的壁厚如何选择才能确保反应堆安全运行？工程与工程力学——核反应堆压力容器22/47给定角加速度，从启动到正常运行所需的时间以及转数。已知转台的质量及其分布，当驱动器到达正常运行时，驱动马达的功率如何确定?工程与工程力学——计算机硬盘驱动器23/47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，怎样准确测定目标的速度和加速度。

工程与工程力学——雷达确定目标方位24/47若已知推力和跑道可能长度，则需要多大的初速度和时间间隔才能达到飞离甲板时的速度。若已知初速度、一定的时间间隔后飞离甲板时的速度，则需要弹射器施加多大推力，或者确定需要多长的跑道。工程与工程力学——舰载飞机起飞25/47脚手架中的力学工程与工程力学——非工业工程中的力学问题爆破时烟囱怎样倒塌26/47工程力学的研究内容与模型工程力学的研究内容工程力学的两种主要模型27/47工程力学的研究内容与模型——研究内容力学是研究物质宏观机械运动的学科；机械运动——物体空间位置的改变、物体的运动和变形、气体和流体的流动等；自然界及工程技术过程都包含机械运动；工程力学是研究自然界及各种工程中机械运动最普遍、最基本的规律，以指导人们认识自然界，科学地从事工程技术工作。工程力学研究两大类机械运动：研究物体的运动，研究力和运动之间的关系；研究物体的变形，研究力与变形之间的关系。28/47工程力学的研究内容与模型

——分析模型自然界与各种工程中涉及机械运动的物体有时很复杂，工程力学研究物体的机械运动时，必须忽略一些次要因素的影响，对其进行合理的简化，抽象出研究模型。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。29/47物体模型－－质点与质点系当所研究物体的运动范围远远超过其本身的几何尺度时，物体的形状和大小对运动的影响很小，可将其抽象为只有质量而无体积的“质点”。由若干质点组成的系统，称为质点系。工程力学的研究内容与模型

——分析模型30/47工程力学的研究内容与模型

——分析模型例如：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。31/47工程力学的研究内容与模型

——分析模型工作状态的模型——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，必须考虑变形——变形体。32/47工程力学的研究内容与模型

——分析模型研究塔吊不致倾倒，确定所需配重——刚体对于塔吊和组成塔吊的每一根杆件——变形体33/47工程力学的研究内容与模型

——分析模型

受力模型——实际载荷的简化

桥面板作用在钢梁的力——分布力汽车通过轮胎作用在桥面上的力——集中力F1F234/47工程力学的分析方法传统的力学分析方法有两种:理论分析方法实验分析方法计算机的快速发展和广泛应用，工程力学又增加了计算机分析方法。

35/47工程力学的分析方法——理论分析方法静力学、运动学与动力学研究对象是刚体；根据物体机械运动的基本概念与基本原理，应用数学演绎的方法，确定物体的运动规律以及运动与力之间关系。36/47工程力学的分析方法——理论分析方法材料力学研究对象是变形体；研究在外力作用下产生的变形、内力；变形、内力对构件的正常工作产生的影响；应用平衡、变形协调以及力与变形之间的关系，研究物体的变形规律以及内力分布规律。37/47工程力学的分析方法——实验分析方法静力学、运动学与动力学的实验主要是基本力学量包括位移、速度、加速度、角速度、角加速度等的测定；材料力学的实验主要有：材料的力学性能实验（如测定弹性模量）、材料的物性关系等。综合型与研究型实验包括：①研究基本理论应用于实际问题时的正确性与适用范围；②研究基本理论难以解决的实际问题，通过实验建立简化模型，为理论分析提供必要的基础。38/47工程力学的分析方法——实验分析方法材料试验机39/47飞机静载试验工程力学的分析方法——实验分析方法汽车的疲劳试验40/47工程力学的分析方法——计算机分析方法随着计算机技术和数值计算方法的飞速发展，计算机分析方法已经成为工程分析的一种非常重要的和必不可少的方法。汽车碰撞41/47豪华游艇工程力学的分析方法——计算机分析方法42/47运动中的乒乓球尾流工程力学的分析方法——计算机分析方法人造骨骼的受力分析43/47橡胶轮胎的受力分析工程力学的分析方法——计算机分析方