理论力学0—总绪论.PPT.ppt

1、,绪论,理论力学,1.理论力学的研究对象和内容,理论力学研究物体机械运动规律的科学。,机械运动：物体在空间的位置随时间的变化。包括： 车辆行使，机器的运转、水的流动、建筑物的振动。,运动是物质存在的形式，它的范围很广：物体位置的变化、发光、发热、化学变化甚至人脑的思维等。,理论力学绪论,平衡：是机械运动的特殊形式。,2.理论力学发展简史,理论力学是以伽利略(Galileo A.D.1564-1642年)和牛顿(Newton A.D.1642-1727年)所总结的关于机械运动的基本定律为基础发展起来的，属于古典力学的范畴。实际上它的研究对象的速度必须远小于光速(300000 km/s)，才足够准

2、确。在这里有必要研究一下它的发展简史。,理论力学绪论,1 远在奴隶社会时代，我国劳动人民就积累了比较丰富的力学知识，如杠杆原理、功的原理、滚动磨擦的原理。我国古代的墨经是一部最早记述有关力学原理的著作。在欧州，比墨经稍晚一些，相继出现了亚里士多德的“物理学”和阿基米德的“论比重”等著作，奠定了静力学的基础。在那个时期，出现争论的事很多，我们大家可能都还记得高中时学过的比萨斜塔前的实验，那个时候亚里士多德(Aristotle,B.C.384-322)认为物体下落的速度与其重量成正比，直到十七世纪，伽利略才推翻了这个错误的认识。还有太阳中心说及地球中心论等等许多的争论。,理论力学绪论,2 十六到十

3、七世纪，力学开始形成一门独立的系统的学科，伽利略提出了加速度的概念，从而奠定了动力学的基础。牛顿在总结前人的研究成果后，写出了自然哲学之数学原理一书(1687年)，对动力学作了系统的描述，提出了牛顿三定律，它是整个古典力学的基础。,理论力学绪论,3 十八、十九世纪是理论力学发展成熟的时期，相继提出了重要的虚位移原理、达朗伯原理以及拉格朗日方程。在此基础上，产生了分析力学。进入二十世纪，由于新技术革命的需要，又相继产生了非线性振动、陀螺力学、飞行力学、弹道学等一系列分支力学。,理论力学绪论,我国古代人民(十四世纪以前) 在力学的发展上始终走在世界的前列，只是在近代封建社会的统治下，才变得比较落后

4、。解放后，力学才又重新焕发出生机。,在力学的发展史上，我国不乏光辉的实例，公元前250年，李冰建成了至今闻名中外的都江堰，东汉的张衡发明了地动仪，隋代的李春建成的赵州桥，至今仍屹立着，已有一千三百多年历史。我们大家不要认为制造一座桥很简单，实际上它要综合理论力学、材料力学、结构力学等一系列的知识。谈到这儿，我们不禁要谈到二次大战中的一个真实故事，当时德国的一支部队打胜仗后举行隆重的庆祝仪式，浩浩荡荡从一座桥上通过，结果还没走到中间桥就“轰”的一声塌了，事后查明是由于部队的步伐使桥发生了共振现象，使许多士兵遭到了水灾之苦。,理论力学绪论,岷江上的大型引水枢纽工程，也是现有世界上历史最长的无坝引水

5、工程。始建于公元前256前251年。,都江堰,理论力学绪论,赵州桥(安济桥),591599年，跨度37.4米,采用拱高只有7米的浅拱-敞肩拱，敞肩拱的运用为世界桥梁史上的首创，并有“世界桥梁鼻祖”的美誉。,理论力学绪论,东汉时期，中国发生地震的次数是比较多的，为了测定地震方位，及时地挽救人民的生命财产，公元126年，张衡在第二次担任太史令之后， 就注意掌握收集地震的情报和记录，经过多年的潜心研究，终于在公元132年(东汉顺帝阳嘉元年)，发明了世界上第一台测定地震方位的科学仪器候风地动仪。,张衡与地动仪,理论力学绪论,1056年建成，采用筒体结构和各种斗拱，900多年来经受过多次地震的考验。,山

6、西应县木塔,理论力学绪论,桥 梁 的 共 振 破 坏,理论力学绪论,点击图片可以播放影片,塔科马（Tacoma）桥风振致毁 1940年11月7日，美国华盛顿州塔科马桥因风振致毁。这一严重的桥梁事故，开始促使人们对悬索桥结构的空气动力稳定问题进行研究。该桥主跨长853.4m，全长1810.56m，桥宽11.9m，而梁高仅1.3m。通过两年时间的施工，于1940年7月1日建成通车。但由于当时人们对柔性结构在风作用下的动力响应的认识还不深入，该桥的加劲梁型式极不合理（板式钢梁），导致在中等风速(19m/s)下结构就发生破坏。幸好在桥梁破坏之前封闭了交通。据说，在出事当天，一位记者把车停在桥上，并把一

7、条狗留在车内。桥倒塌时，只有他本人跑到了桥台处。该桥破坏时，当地Tacoma报社的编辑Leonard Costsworth恰好路过，并用摄影机记录下一段珍贵的胶片。这才使得后人有机会一睹当年桥毁场面。当地的报纸以简洁的标题对这场事故作了报道，“损失：一座桥、一辆汽车、一条狗”。10年以后，才开始重新修建塔科马桥。仍采用悬索桥型式，但加劲梁改为桁架式。新桥总长较旧桥长12m，于1950年10月14日建成通车。,1 由于我们是工科专业，而工科专业要较多地接触机械运动的问题，学好了理论力学，应用所学的其它知识，我们基本上能解决实际生活中的机械运动问题。,理论力学绪论,2 理论力学是学习一系列后续课程

8、的重要基础，理论力学是研究力学中最普通的最基本的规律，很多课程如材料力学、弹性力学、结构力学、流体力学、飞行力学、振动理论、断裂力学都要以理论力学的内容为基础。,3.学习理论力学的目的,理论力学绪论,3 随着科学技术的发展，交叉学科的地位也越来越重要。力学与其它学科的渗透形成了生物力学、爆炸力学、物理力学等边缘学科，这就需要我们有坚实的理论力学基础。,4.力学的应用,航天工程 核反应堆工程 航空工程 石油工程 机械工程 电子工程 土木工程 计算机工程 水利工程 其它工程领域,理论力学绪论,理论力学、材料力学、结构力学、弹性力学、塑性力学、有限单元法等。,力学的应用 航天工程,理论力学绪论,力学

9、的应用 航天工程,微小卫星,发现号航天飞机,理论力学绪论,力学的应用 航空工程,理论力学绪论,力学的应用 机械工程,理论力学绪论,力学的应用 土木工程,上海南浦大桥,理论力学绪论,力学的应用 土木工程,理论力学绪论,力学的应用 水利工程,美国胡佛大坝,理论力学绪论,理论力学绪论,力学的应用 水利工程,长江三峡工程,力学的应用 核反应堆工程,理论力学绪论,力学的应用 石油工程,理论力学绪论,力学的应用 计算机工程,理论力学绪论,力学的应用 其它领域,星系,理论力学绪论,力学的应用 其它领域,大气海洋,理论力学绪论,力学的应用 其它领域,大型射电望远镜,理论力学绪论,“工程力学走过了从工程设计的辅助手段到中心主要手段的过程，不是唱配角而是唱主角了” 钱学森 1997年9月,理论力学绪论,汽车碰撞,理论力学绪论,碰撞时气囊与人的相互作用,理论力学绪论,