工程力學基礎

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吳立波Lab:蒙民偉樓322室Tel:1382071659723503730(o)E-mail:wulb@第一講工程力學簡介一、力學與物理學二、工程力學簡介三、課程要求、內(nèi)容及學時分配四、教與學方法與互動★重點與難點重點與難點工程力學的內(nèi)涵與外延我們學習與考試的內(nèi)容一、力學與物理學1、經(jīng)典力學（理論力學）是研究物質機械運動規(guī)律的科學。力是使物體運動狀態(tài)改變的原因。

牛頓三定律

力是有質量物體間的相互吸引所產(chǎn)生的。萬有引力定律一、力學與物理學2、通常理解的力學，是指一切研究對象的受力和受力效應的規(guī)律及其應用的學科的總稱。力學是獨立的一門基礎學科，主要研究能量和力以及它們與固體、液體及氣體的平衡、變形或運動的關系。力學不僅是一門基礎科學，同時也是一門技術科學，它是許多工程技術的理論基礎，又在廣泛的應用過程中不斷得到發(fā)展。

七大學科：數(shù)理化天地生力學3、根據(jù)針對對象所建立的模型不同，力學也可以分為質點力學、剛體力學和連續(xù)介質力學。連續(xù)介質（變形體）通常分為固體和流體，固體包括彈性體和塑性體，而流體則包括液體和氣體。

力能使變形體發(fā)生變形。4、按研究對象的物態(tài)進行區(qū)分，力學可以分為固體力學和流體力學。根據(jù)研究對象具體的形態(tài)、研究方法、研究目的的不同，

固體力學包括理論力學、材料力學、結構力學、彈性力學、板殼力學、塑性力學、斷裂力學、機械振動、聲學、計算力學、有限元分析等等流體力學包含流體力學、流體動力學等等。5、許多帶“力學”名稱的學科，如熱力學、統(tǒng)計力學、相對論力學、電動力學、量子力學等，在習慣上被認為是物理學的其它分支，不屬于力學的范圍。四大力學是指：理論力學、電動力學、熱力學與統(tǒng)計力學、量子力學。這是理論物理學的主要內(nèi)容，是按照物理學研究對象劃分的。二、工程力學簡介１、工程力學的定義廣義：工程力學是力學的一個新分支，它從物質的微觀結構及其運動規(guī)律出發(fā)，運用近代物理學、物理化學和量子化學等學科的成就，通過分析研究和數(shù)值計算，闡明介質和材料的宏觀性質，并對介質和材料的宏觀現(xiàn)象及其運動規(guī)律作出微觀解釋。狹義：工程力學是一門工程技術的基礎課程，主要研究機械和結構的設計與計算的基本原理和基本方法。二、工程力學簡介２、工程力學的內(nèi)容與分支理論力學：物體運動規(guī)律→→以剛體為對象計算外力

→靜力學：平衡規(guī)律運動學：運動的幾何性質動力學：運動和力的關系應用力學：結構及構件的強度、剛度及穩(wěn)定性

→材料力學：單個桿件結構力學：桿件結構彈性力學：板殼、實體→→以變形體為對象計算內(nèi)力與變形靜力學研究物體平衡的規(guī)律。具體研究以下三個問題:

1.物體的受力分析；

2.力系的簡化與合成；

3.力系的平衡條件。靜力學在工程中應用非常廣泛。機械和工程結構的設計都要求應用靜力學理論進行受力分析和靜力計算。因此，在學習靜力學內(nèi)容時,應特別注意受力分析的方法。靜力學以剛體為研究對象，但通過剛化原理可通過靜力學研究變形體的受力?！癫牧狭W研究桿件變形規(guī)律及強度，剛度，穩(wěn)定性問題。●材料力學的任務

1）研究構件的強度、剛度和穩(wěn)定性；2）研究材料的力學性能；3）為合理解決工程構件設計中安全與經(jīng)濟之間的矛盾提供力學方面的依據(jù)?！駱嫾膹姸?、剛度和穩(wěn)定性問題均與所用材料的力學性能有關，因此實驗研究和理論分析是完成材料力學的任務所必需的手段工程構件桿：細長構件桿件結構：由若干桿件組成的穩(wěn)定結構板：平面薄壁構件殼：曲面薄壁構件實體：三個方向的尺寸同屬一個數(shù)量級工程構件的力學性質工程構件在確定的外力作用下產(chǎn)生變形但能正常工作而不失效，即工程構件有足夠的強度、剛度和穩(wěn)定性。強度：指構件承受載荷作用而不發(fā)生塑性變形或斷裂的能力。剛度：指構件承受載荷作用而不發(fā)生過大的彈性變形的能力。穩(wěn)定性：指構件承受載荷作用而不發(fā)生平衡與變形形式轉變的能力。工程構件的失效或破壞工程構件在外力作用下喪失正常功能的現(xiàn)象，可分為三類1.強度失效:構件在外力作用下發(fā)生不可恢復的塑性變形或斷裂2.剛度失效:構件在外力作用下產(chǎn)生過量的彈性變形3.穩(wěn)定失效：構件在某種外力作用下，其平衡形式發(fā)生突然轉變工程設計的任務保證構件在確定的外力作用下正常工作而不失效，即保證構件有足夠的強度、剛度和穩(wěn)定性。也即1.分析并確定構件所受的各種外力的大小和方向2.研究在外力作用下構件的內(nèi)部受力、變形和失效的規(guī)律。3.提出保證構件具有足夠強度、剛度和穩(wěn)定性的設計準則和方法。二、工程力學簡介３、工程力學外延與相關課程外延：研究對象為具有穩(wěn)定結構的工程構件，發(fā)生強度破壞前只發(fā)生微小形變基礎：牛頓力學及相關應用數(shù)學區(qū)別：流體力學、振動力學應用：機械原理、機械零件、土建概論等二、工程力學簡介4、研究方法與步驟（1）確定研究對象（2)建立模型：如質點、剛體、變形體（3）建立方程：理論分析(力、變形、兩者之間的關系）(4)求解方程:得出結論。三、課程要求、內(nèi)容及學時分配1、課程在教學計劃中的地位作用：本課程是環(huán)境工程專業(yè)的一門工程技術基礎課程，為機械和結構設計的學習打下重要基礎。重點學習掌握工程構件力學分析的基本方法，而非解題技巧。三、課程要求、內(nèi)容及學時分配2、課程的基本要求：本課程要求學生們掌握機械和結構的設計與計算的基本原理和基本方法，著重介紹工程力學的基本知識，主要內(nèi)容包括靜力學，討論構件處于平衡狀態(tài)時的受力分析和在各種力系作用下的平衡條件，用以解決構件的外力計算問題；材料力學，主要討論桿件在靜載荷作用下的強度、剛度和穩(wěn)定性計算的基本概念、理論和方法，及一些常用材料的力學性能及其測試方法。三、課程要求、內(nèi)容及學時分配3、特色：適應環(huán)境工程專業(yè)學生具體要求，偏重于實際應用需要，講授與演練相結合，為學生后續(xù)環(huán)境工程設計打下基礎重點學習掌握工程構件力學分析的基本方法，而非解題技巧。三、課程要求、內(nèi)容及學時分配1．工程力學簡介2．靜力學基礎3．力系簡化理論4．力系的平衡5．剛體靜力學專門問題6．材料力學基本概念與截面圖形的幾何性質7.桿件的內(nèi)力分析4、課程內(nèi)容與學時分配（每部分3課時）三、課程要求、內(nèi)容及學時分配8.桿件的應力與強度計算（一）９桿件的應力與強度計算（二）10桿件的變形與剛度計算（一）11桿件的變形與剛度計算（二）12應力狀態(tài)分析與強度理論13組合變形14壓桿穩(wěn)定15總復習與答疑4、課程內(nèi)容與學時分配（每部分3課時）合計45課時。三、課程要求、內(nèi)容及學時分配5.教材教材名稱：工程力學。作者：羅迎社、喻小明主編出版日期：2006年8月第一版出版社：北京：北京大學出版社教材特點：實用、新穎、內(nèi)容深度適宜參考書：任何一本工程力學書籍皆可四、教與學方法與互動1.教與學方式預習：泛讀下節(jié)課教學內(nèi)容，標注疑問與難點約0.5小時；講評：串講教學內(nèi)容，分析教學重點與難點，例題講解，2-2.5課時；練習：習題練習，0.