理论力学1绪论

逆问题
参数识别
(系统几何物理特性)
五、学习目的 1、直接解决工程问题。 涉及广泛工程领域: 土、水、机、航、材、地。 新领域: 生物技术、能源、材料(纳米)、电子技术工程 领域的创新离不开力学。 建筑力学是结构工程师的看家本事。
2、后续课程基础——其它力学课程的基础.
土木专业: 砼结构、钢结构、土力学与地基、流体力
块、板、壳. 三大关系
平衡、几何、物理
(2) 运动学: 研究点与刚体运动的几何性质 包括位移、轨迹、速度、加速度。 (与力无关、也是变形体运动基础)
A B
F
C
B
C
刚体运动 变形(包含刚体位移和相对位移)
(3) 动力学: 研究物体所受力与运动间的关系 包括质点系、刚体，变形体的动力效应。
三、(工程系统的)力学模型 1、基本模型: 质点系→基本理论(包括一切模型) 2、一般模型:
建于1056年
早期建筑的特点: 高度低， 跨度小，承载能力低，材
料为砖石和木材。
北京朝阳体育馆
预 应 力 混 凝 土 双 塔 斜 拉 桥
都江堰
海 洋 平 台
格拉加尼亚修道院教堂-薄壳结构
1、研究对象: 土木工程系统各构件力的内、外效应。
达到既安全又经济。 安 全: a.强度—抵抗破坏能力 b.刚度—抵抗变形能力 c.稳定性—维持原态能力
经
理 结
济: 保障安全。用材最少，造价最低。
力 力

研究整体与各部分之间的相互作用力， 包括各杆件内力。
材
力
各杆件的应力与变形，强度与刚度计算。
2、研究内容
(1) 静力学: 研究物体所受力系的简化平衡规律及
其应用。 包括几何静力学、分析静力学(第八章介绍)
应 用: 质点系、刚体、流体
杆与杆结构.
变形固体
都需要定性分析
形成“定性结构力学”新课程。
④创新能力
创造新思想、新方法、新产品的能力。
创新思维特点: 发散性: 多向性 开放性: 一题多解、多问、多变 探索性: 寻找新问题与新途径。 由被动接收 主动索取
想象性: 想象力比知识更重要。
1.失重状态、火焰形状如何？
直觉性: 不需逐步分析、迅速作出合理猜测与判断 如:
一、力学、土木工程力学与理论力学 宏观 经典力学 绝对时空 v《光速

宇 观
相对论力学
(质量与尺寸 随v而变化 )
一般力学 固体力学 流体力学 交缘力学 微 观 量子力学
理论力学： 研究质点系机械运动一般规律。
(属于一般力学)
包
括： 静力学、运动学和动力学
材料力学： 研究杆状构件的强度，刚 度和稳定性 。 结构力学： 研究杆系结构的强度，刚 度和稳定性。 弹性力学： 研究非杆结构在弹性阶段 的强度、刚度和稳定性。
分布力与集中力
④其它外因: 温度变化、电磁效应、支座移动，
加工误差等。
四、研究途径与方法
1、途径: 分理论体系与工程应用两条。
基本定律 公理化
基本模型 （质点系 ）
普遍定理
实 际 对 象
抽象 简化
力学模型
数学模型
解析
理论解答
计算
修改力学模型
实验 误差检验 模拟 否
是
结 果
2、方法:
①抽象化:
质 刚
点: 具有质量的几何点。 体: 任何两点距离不变的几何体。
变形固体: 连续、均匀、各向同性或各向异性假设。 分为宏、细、微三层次。 流 体: 理想流体(无粘性) 。
合理选择 ①求外效应 ——刚体，不影响精度。
②求内效应 ——变形固体，由三大关系联合求解。
1.横梁如图所示，外力和内力视为刚体，求变形 和内力分布。 视为变形体。
h sin t
梁上电机
振动模型
屋
架
桁
架
②公理化: 动力学： 从牛顿三大定律出发. 分析力学：从两个基本原理出发.
③数学方法: 矢量分析、代数方程、微分方程。 ④计算机方法: 数值计算、过程仿真。 ⑤实验方法: 机械测试、电测、光测等。 ⑥开拓新方法: 校核 响应 优化设计
静力学：从5条公理出发.
学、弹性力学.
机械专业: 材力、结力、弹塑性力学、机械零件、机械 原理、机械动力学
3、培养能力: ①经典方法分析能力 抽象与逻辑思维；运动、变形与受力分析；计算 模型与方法的选择。
②计算机分析能力 a、具体结构的计算与技能(编程与应用软件)
b、经典结构力学求解问题
c、力学过程的仿真 ③定性分析能力 工程中的概念设计、(“结构概念与体系”)估 算判断、模型建立。
2
பைடு நூலகம்
F
Fy
求外力Fy
1
2.地球:
天文学中视为质点或刚体。 地震学中视为多相变形固体。
土木工程中视为弹性半空间。
3、特殊模型: 工程系统的计算简图(结构与机构) ①形状 轮廓线、杆轴线 铰接:限制平移、可转动
②联结
刚结:限制平移与转动
弹性:可变形 ③荷载 恒载与活载 静载与动载
K
Kp
表面力与体积力
流体力学： 研究流体受力与运动规律。

固体力学
二、土木工程力学研究对象和内容
拱形建筑：充分利用砖石抗压性，提高承载能力
湖南耒阳电厂72m×124m大型煤棚
拱形建筑平衡失稳的例子
2000年4月14日12点10分 使用近五年大型煤棚发生突然整体倒塌。
早期筒体结构建筑 比萨斜塔
应 县 木 塔
建于1173－1370年
F m a;
F
m
又如: 质点受力如图 试求v=?