工程力学(范钦珊)绪论

工程力学研究方法
理论分析方法
－ 20 世纪初，探索新设计 、新结构。
实验方法 －具体设计的实验验证
飞机静载试验
计算机方法
－现代计算技术与 计算机应用。
汽车碰撞
碰撞时气囊与人的相互作用
豪华游艇
战斗机的振动模态分析
飞鸟与空中客车机翼相撞
运动中的乒乓球尾流
人造骨骼
橡胶轮胎
轮胎与轮毂
东方航空公司客机成功迫降
事故原因？
前起落架锁连杆 安装螺栓(销子)意外断裂
刚
度
指构件在外力作用下不发生过大弹 性变形的能力。
太 阳 能 电 池 帆 板
稳定性
指构件在外力作用下能够保持其原 有平衡形态的能力。
工程力学的
研究对象及模型
杆件
研究对象 研究模型
工程构件
平板 壳体 块体
找出主要矛盾，略去次要因素，抽象简化而成。
三、工程力学的研究方法 教材中的基本概念、基本理论和计算方法，都是长期以 来从生活和生产实践中观察得到的结果，利用抽象化方法， 加以分析、综合、归纳、总结成最普遍的公理及定律，再通 过严格的数学演绎和逻辑推理的方法，得出正确的具有物理 意义和实用价值的一些定理和力学公式。随着计算机的飞速 发展和广泛应用，工程力学的研究方法和手段也在更新和变 革，将电子计算机应用于力学将成为工程设计新的主要手段， 并占有重要的地位。
12500N
6000N
4500N
3000N
3500N
假设人体重量为750N
日常生活中的工程力学问题
工程力学的研究内容
力学是研究物体宏观机械运动的学科。
基 本 概 念
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、工程中都包含机械运动。 力 是物体间相互的机械作用。
力 的 作 用 效 果
工程 力 学 与 材 料
孔志刚
教材：
课
本
工程力学 工程材料
参考书：
范钦珊主编，清华大学出版社，第二版.
朱张校主编，清华大学出版社.
《材料力学学习指导书》，单辉祖主编。 《材料力学》，孙训方主编，高等教育出版社，2002年 《材料力学》，范钦珊主编。高等教育出版社，2000年 《材料力学》，刘鸿文主编，高等教育出版社，2002年 《材料力学》，张良成主编，中国农业出版社，2004年 《材料力学实验》，王泉祥主编，中国矿业大学出版社，1995年
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。
弹性变形
变 形
简 化
塑性变形
均匀连续性
假 设
各向同性 （各向异性）
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。
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。
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。
研 究飞机的 运动轨迹时，飞 机可视为质点。
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。
一、教学安排 工程力学：占75%；
工程材料：占25%
二、成绩： 4次教学实验占10%； 平时成绩占10%； 期中考试占20%；
期末考试占60%。
工程力学
2014年10月3日
一、工程力学的研究对象及任务 工程力学（engineering mechanics）是一门研究物体的机 械运动及构件强度、刚度和稳定性的科学。它包括了所有 理论力学和材料力学两门课程的主要经典内容和最基础部 分。 理论力学是研究物体机械运动普遍规律的一门科学。所谓 机械运动是指物体空间位置随时间的改变。 材料力学是研究工程构件在外力作用下的变形规律和承载 能力的科学。具体研究构件的强度、刚度和稳定性等问题。
静力设计(static design)
工 程 构 件 设 计
保证构件在确定的外力作用下正常工作而不失 效。即保证有足够的强度、刚度和稳定性。
动力设计(dynamic design)
分析构件的运动规律及运动与力的关系，以研 究动力作用下构件的安全问题、使构件实现一 定运动等。
强
度
指构件在外力作用下不发生断裂或 塑性变形的能力。
高层建筑与大型桥梁
浦江两岸
金茂大厦
高 层 建 筑 与 大 型 桥 梁
楼 高 420.5m 共 88 层
上海南浦大桥
1999年1月4日，我国重庆市綦江县 彩虹桥发生垮塌，造成： ★ ★ ★ 40人死亡； 14人受伤； 直接经济损失631万元。
垮塌前的彩虹桥
垮塌后的彩虹桥
源自文库跑步时脚上的力量有多大？ 脚上的力量
钢结构接头
齿轮啮合
“ 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
学习要求及建议
按时作业 主动学习 互帮互助
运动状态改变 外效应(external effect)
形 状 改 变 内效应(internal effect)
研 究 内 容
工程力学研究物体的受力与运动、 受力与变形的规律，以指导人们认识自 然界，为工程结构设计提供理论基础和 计算方法。
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。
它们内容并非完全孤立，它们之间有一些交叉。
二、学习工程力学的目的 由于工程力学讲述了力学的基本理论和基本知识，工科专 业中很多课程都需要有工程力学的知识，该课程在基础课和专 业课之间起到了承上启下的作用。同时，通过对本课程的学习， 还有助于提高读者分析问题、解决问题的能力，以指导人们认 识自然界，科学地从事工程技术工作。
绪
论
★ 工程与工程力学 ★ 工程力学的研究内容 ★ 工程力学研究对象及模型 ★ 工程力学研究方法 ★ 学习要求及建议
■ 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。
■ 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。