工程力学课程总论课件.ppt

 20世纪以前,在力学知识的积累、应用 和完善的基础上，逐渐形成和发展起来的蒸汽机、内燃机、铁路、桥梁、舰船、兵器等大型工业推动了近代科学技术和社会的进步。 高层建筑与大型桥梁 海洋石油钻井平台 航空航天器 和平号空间站 高速列车 20世纪产生的另一些高新技术虽然是在其他学科指导下产生和发展起来的，但都对工程力学提出了各式各样、大大小小的问题。例如： 计算机硬盘驱动器 舰载飞机在发动机和弹射器推力作用下从甲板上起飞 若已知推力和跑道可能长度，则需要多大的初速度和一定的时间隔后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。 非工业工程的“工程力学”问题 体育运动工程 棒球在被球棒击打后，其速度的大小和方向发生了变化。如果已知这种变化即可确定球与棒的相互作用力。 如果已知打击前球的速度，根据被击后的球的速度，即可确定所需施加的击球力。 赛车起跑 为什么赛车运动员起跑前要将车轮与地面摩擦生烟？ 赛车结构 为什么赛车结构前细后粗；车轮前小后大？ 日常生活中的工程力学问题 经典内容更加简练 引进新的科学技术成果，内容更加丰富 新材料－复合材料、聚合物等； 新概念－失效、寿命等； 新理论－损伤、混沌等； 新方法－数值方法、工程力学建模方法。 教学方法与训练方法要突出培养创新精神 实行启发式教学，为学生的独立思 维留出足够的时间和空间。 提倡研究式的学习方法。 改革考试考核方法。 力学是研究物体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。 自然界以及工程技术过程都包含机械运动。 工程力学研究的两大类机械运动： 研究物体的运动，研究作用在物体上的力与运动之间的关系； 研究物体的变形，研究作用在物体上的力与变形之间的关系。 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. 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，则必须考虑变形－变形体 理论分析方法 －20世纪初，探索新设计、新结构。 “工程力学走过了从工程设计的辅助手段到中心主要手段，不是唱配角而是唱主角了。” 钱学森 1997年9月 ? 面向21世纪的 工程力学课程 ? 学科内的综合与学科间的交叉将更加强烈 ? 力学课程的贯通、渗透与综合。 ? 学科间的交叉。 ? 工程力学研究对象 ? 工程力学研究自然界以及各种工程中机械运动的最普遍、最基本的规律，以指导人们认识自然界，正确从事工程技术工作。 ? 两类问题互相交叉、渗透和融合 ? 研究运动物体变形时，必须首 先分析运动； ? 研究某些运动（例如振动）问题时也必须考虑变形。 ? 工程力学研究模型 ? 物体模型－质点与质点系统 当所研究的物体运动范围远远超过 其本身的几何尺寸时，物体的形状和大小对运动的影响很小，这时可以将其抽象为只有质量而无体积的质点。 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。 问题模型 - 视所研究的问题性质而定 例如，船舶设计中，船体各部分涉及的问题一般各不相同。但在总体设计中可将巨浪中的船体视为两个浪峰上的梁。 ? 工程力学研究方法 实验方法 －具体设计的实验验证 －现代计算技术与 计算机应用。 计算机方法 * * 工 程 力 学 陈 荣 华 * ? 工程力学研究方法 ? 工程与工程力学 ? 面向21世纪的工程力学课程 ? 工程力学研究对象 ? 工程力学研究模型 工程力学课程总论 ? 工程与工程力学 20世纪中，一些高科技及其在各工业领域的应用与力学特别是工程力学的指导密不可分。 高速公路直道与弯道的连接 载 人 飞 船 (Manned Spacecraft) 对接（Docking) A B va 交会（Rendezvous) 大型水利工程设施 给定不变的角加速度，从启动到正常运行所需的时间以及所需经历的转数。 已知转台的质量及其分布，当驱动器到达正常运行所需角速度时，驱动马达的功率如何确定? * * *