工程力学绪论ppt.

是各技术工程学科的重要理论基础， 是沟通自然科学基础理论与工程实践的桥梁。
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工程力学（或者应用力学）是:
将力学原理应用实际工程系统的科学。
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。
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？ 性态 规则
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1.2 力学与工程
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汽车碰撞试验
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建 筑 物 控 制 爆 破
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上海 东方电视塔 高300m 球径45m
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抗震模型试验 （破坏部位、破坏形式、抗震能力）
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1.3 现代力学发展及其特点 1 力学研究的发展：
实验技术 材料与对象 ：：
电、光测实验技术 金属、土木石等 新型复合材料、高分子材料、 全息、超声、光纤测量， 结构陶瓷、功能材料。 及实验装置的大型化。
疲劳开裂
疲劳断裂破坏
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叶片击穿厂房
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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。
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2000年７月25日，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。
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空气动力试验---风洞实验
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问题二 如何飞？
飞行力学 作为刚体， 研究运动规律和控制。
研究对象 研究内容
阻 力 R
升 力
F
推 力 重 力 W
P
问题三 如何保证结构的安全？
无缺陷均匀材料， 变形体。
材料力学性能、 结构应力分析、 失效判据、设计规范
材料力学、结构力学、弹性力学、
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相应学科
计算力学等。 属于静强度设计。
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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。
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。
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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。 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。 流体力学：对象是气体和液体。 有水力学、空气动力学等。
依托新兴产业发展力学。
航空航天、信息、生命、功能材料等
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1.4 学科分类
按运动与否分：
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？
飞 机 整 机 结 构 强 度 实 验 机翼破坏实验
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机 身 结 构 强 度 实 验
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材料缺陷的影响如何？载荷变化的影响如何？ 断裂力学--考虑材料缺陷和裂纹
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。
疲劳力学--考虑载荷变化和重复作用的影响
以力学与航空航天工程为例简单回顾。
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问题一、如何飞起来？
实验探索： 风筝、火箭、模拟鸟类滑翔等。
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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。
实验 如何 理论力学 飞起来? 力学 飞？ 飞行力学
空气动力学
快速
双、单翼机
喷气机、后掠翼、复合材料
跨、超音速空气动力学
舒适
振动 噪声；稳定性
力学与工程紧密结合。是一门既古老又年轻的学科， 它对于近、现代科学技术的进步，有重要的影响。
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结构的破坏例：
大型汽轮机 转子
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轴
叶轮
疲劳断裂破坏
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转子轴
1952年，“Comet”试飞300多小时后投入使用。 1954年元月突然发生空中爆炸，坠落于地中海。残 骸研究后表明，起源于机身开口拐角处的裂纹，在 扰动载荷作用下扩展导致破坏。
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）
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问题四、如何更加舒适？
振动、噪声控制；稳定性和可操纵性 流体力学 气球、飞艇 安全 材料力学 弹性力学 计算力学 结构力学 疲劳力学 断裂力学
尺度： ： 应用领域
宏观、连续体 含缺陷体， 航空、土木、机械、材料
细、微观、纳米尺度。 生命、微电子技术等
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设计准则：
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。
设计目标：
保证结构与构件的安全和功能 设计-制造-使用-维护的综合分析与控制， 功能—安全—经济的综合性评价， 自感知、自激励、自适应 （甚至自诊断、自修复）的智能结构。
到19世纪末，经典流体力学基础已经形成。
空气动力飞行：
到 20 世纪， 人们从理论和实践二方面研究 飞 行器与空气相对运动时作用力 ( 升力，阻力 ) 的产 生及其规律。空气动力学 发展并形成新分枝。
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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。
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。
材料设计：按所要求的性能设计材料。(90年代)
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智能结构：
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。 生物力学： (70年代冯元祯博士)Biblioteka Baidu
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。”
第一章 绪论
1.1 什么是力学 1.2 力学与工程
1.3 现代力学的发展及其特点
1.4 学科分类
1.5 最基本概念--力和运动
1.6 一般研究方法
1.7 工程静力学研究主线
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1.1 什么是力学？
力学是研究物质机械运动规律的科学。
墨子： “力，形之所以奋也”。（公元前4世纪 ）
力是物体为什么改变其状态的原因。 所阐述的规律带有普遍性，是一门基础科学。 直接服务于工程,又是一门技术科学。