建筑力学课件...ppt

1、1,第一章 绪论,建筑力学,2,一、 什么是力学,二、力学与工程,三、现代力学的发展及其特点,七、建筑力学研究主线,五、最基本概念-力和运动,四、学科分类,六、一般研究方法,绪论,3,一、什么是力学?,绪论,4,机械、结构等 受力如何？ 如何运动？ 如何变形？破坏？ 如何控制设计？,其目的是： 了解工程系统的性态 并为其设计提供合理的规则。,建筑力学是:将力学原理应用建筑工程系统的科学。 包 括：理论力学、材料力学、结构力学。,绪论,5,二、力学与工程,以力学与航空航天工程为例简单回顾。,绪论,6,实验探索： 风筝、火箭、模拟鸟类滑翔等。,问题一、如何飞起来？,绪论,7,到19世纪末，经典流体

2、力学基础已经形成。,空气静力飞行：（气球、飞艇） 1783年6月，法蒙高兄弟布袋式热气球飞行。 1875年，氢气球载人飞行到万米高空。 19世纪后，出现了飞艇。 充填氢、氦、热空气等产生升力， 用动力装置辅助控制, 可以向任意方向飞行。,绪论,8,1949年，第一架喷气式客机“彗星号”, 可载客80名，最大起飞重量达70吨，跨音速。,1903年，莱特兄弟（美国）的木制机身、双层帆布机翼螺旋桨飞机第一次飞行。,绪论,9,空气动力试验-风洞实验,绪论,10,问题二 如何飞？,飞行力学：作为刚体， 研究运动规律和控制。,绪论,11,机翼破坏实验,绪论,12,机 身 结 构 强 度 实 验,绪论,13

3、,60年代末，美国空军F-111飞机连续发生灾难性事故，是由含裂纹构件的脆性断裂引起的，断裂力学方法也从此引入飞机设计中。,断裂力学-考虑材料缺陷和裂纹,近代，复合材料，智能结构的研究。 目标：更轻、更快、更安全（自监测、自诊断）,绪论,14,结构的破坏例：大型汽轮机 转子,绪论,15,轴 叶轮 疲劳断裂破坏,绪论,16,转子轴 疲劳开裂 疲劳断裂破坏,绪论,17,叶片击穿厂房,绪论,18,台南高屏大桥断裂,2000年8月27日下午3时20分，台湾南部高屏大桥断裂，大桥中间下陷部分长达100米。17辆车坠河，22人受伤。 采沙过度，河面沉降10余米，桥墩先断裂。,绪论,19,2000年月25日

4、，法航协和式客机坠毁，113人死亡。,地面铁条使轮胎爆裂，碎片侵入发动机。,绪论,20,汽车碰撞试验,绪论,21,上海 东方电视塔 高300m 球径45m,绪论,22,抗震模型试验 （破坏部位、破坏形式、抗震能力）,绪论,23,3.1 力学研究的发展：,应用领域： 航空、土木、机械、材料 生命、微电子技术等,三、现代力学发展及其特点,实验技术： 电、光测实验技术 全息、超声、光纤测量， 及实验装置的大型化。,绪论,24,静强度、 断裂控制设计、抗疲劳设计、 刚度设计 损伤容限设计、结构优化设计、 耐久性设计和可靠性设计等。,设计准则：,绪论,25,3.2 现代力学的特点,与计算机应用相结合，

5、与其他基础或技术学科相互结合与渗透。,绪论,26,90年代开始，力学与材料、控制（包括传感与激励）、计算机相结合，研究发展面向21世纪的、具有“活”的功能的智能结构。,智能结构：,绪论,27,四、学科分类,静力学：研究力系或物体的平衡问题，不涉及物体 运动状态改变；如飞机停在地面或巡航。,按运动与否分：,绪论,28,按研究对象分：,一般力学：对象是刚体。研究力及其与运动的关系。 有理论力学，分析力学等。,流体力学：对象是气体和液体。 有水力学、空气动力学等。,固体力学：对象是可变形固体。研究强度、变形、破 坏等。 有材料力学、结构力学、弹性力 学、塑性力学、断裂、疲劳等。,绪论,29,五、最基

6、本概念-力和运动,力学既要研究力，又要研究运动， 还要将力和运动二者联系起来。,绪论,30,2.运动：,是力(力系)作用的结果。有二种效应：,绪论,31,3.力与运动之关系的研究，属于动力学。,特别地，若物体的运动状态不发生改变（a=0）, 则称物体处于平衡。,绪论,32,六、一般研究方法,建筑力学解决问题的一般方法，类似于一般科学研究的普遍方法，可归纳为：,建立力学模型是最关键的。(需要知识和经验),模型包括材料性能、载荷、约束、几何形状等 真实情况的理想化和简化。,绪论,33,汽车通过轮胎作用在桥面上的集中力模型,载 荷 模 型,桥面板作用在钢梁的分布力模型,绪论,34,例如，研究工程构件（如杆、梁、轴等）时， 先将其理想化为刚体，研究其上的受力和运动；,建立力学模型是最关键的。(需要知识和经验),研究不同的问题，采用不同的模型。 好的模型，既能使问题的求解简化， 又能使结果基本符合实际情况，满足精度。,绪论,35,七、建筑力学研究主线,建筑力学问题的分析，一般都需要进行 -力的研究。 -运动和变形的研究。 -联系力与运动、力与变形之关系的研究。,若构件处于静止或平衡状态，