工程力学7课件.ppt

* 2 现代力学的特点 应用现代计算机、信息技术， 与其他基础或技术学科相互结合与渗透。 材料设计：按所要求的性能设计材料。(90年代) 计算机应用：计算力学+计算机应用? (60年代) 解决复杂、 困难的工程实际问题。 使工程结构分析技术；（结合CAD技术） 监测、控制技术（如振动监测、故障诊断）； 工程系统动态过程的计算机数值仿真技术； 广泛应用至各工程领域。 * 90年代开始，力学与材料、控制（包括传感与作动）、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： 生物材料力学性能、微循环、定量生理学、心血管系统临床问题和生物医学工程等。 “没有生物力学，就不能很好地了解生理学。” 生物力学： (70年代冯元祯博士) 依托新兴产业发展力学。 航空航天、信息、生命、功能材料等 返回主目录 * 1.4 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。 运动学：研究物体如何运动，不讨论运动与受力的 关系； 如飞行轨迹、速度、加速度。 动力学：研究力与运动的关系。 如何提供加速度？ 按运动与否分： * 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。 (理论分析、实验和数值计算) 有实验力学、计算力学二个方面的分支。 按研究手段分： 有飞行力学、船舶结构力学、岩土力学等。 按应用领域分： * 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。 力是物体间的相互作用。 1. 力： 直接接触的物体，通过接触表面的相互作用。 如物体间压力等。表面力分布作用在接触面上。 表面力 非直接接触物体间的相互作用。 如物体重力、惯性力、电场力、磁场力等。 体积力分布作用在物体整个体积内，与质量有关。 体积力 1.5 最基本概念--力和运动 * 2. 运动： 是力(力系)作用的结果。有二种效应： 物体空间位置随时间的变化。 如飞机在空中飞行，复杂的运动。 运动—（外效应） 物体自身形状的局部畸变。 如机翼、机身结构的变形。 变形—（内效应） * 3. 力与运动之关系的研究，属于动力学。 是动力学基本方程。 注意 F 、 a 是矢量。 牛顿第二定律: 物体运动状态的改变( dv/dt=a )与作用于其上 的力成正比，并发生于该力的作用线上。 力与变形之关系，是与材料有关的物理行为。 4. 力与固体的变形之关系的研究, 属固体力学。 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。 返回主目录 * 提出问题，选择有关的研究系统。 对系统进行抽象与简化，建立力学模型。 利用力学原理进行分析、推理，得出结论 与已知结论相比较，或由实验进行验证。 确认或进一步改善模型，深化认识 工程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。 1.6 一般研究方法 * 材 料 模 型 变形体模型 刚体模型 * 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 * 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。 若进一步考虑材料的塑性，可研究其弹—塑性行为。就会得到更进一步的启发。 再将其视为变形体，并假定变形是弹性的， 研究在载荷作用下构件的弹性变形； 返回主目录 * 1.7 工程静力学研究主线 工程力学问题的分析，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，则不必考虑其运动。 平衡状态的力学问题——称为静力学问题。