第一讲 工程力学简介

工程力学基础

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吴立波Lab:蒙民伟楼322室Tel:1382071659723503730(o)E-mail:wulb@第一讲工程力学简介一、力学与物理学二、工程力学简介三、课程要求、内容及学时分配四、教与学方法与互动★重点与难点重点与难点工程力学的内涵与外延我们学习与考试的内容一、力学与物理学1、经典力学（理论力学）是研究物质机械运动规律的科学。力是使物体运动状态改变的原因。

牛顿三定律

力是有质量物体间的相互吸引所产生的。万有引力定律一、力学与物理学2、通常理解的力学，是指一切研究对象的受力和受力效应的规律及其应用的学科的总称。力学是独立的一门基础学科，主要研究能量和力以及它们与固体、液体及气体的平衡、变形或运动的关系。力学不仅是一门基础科学，同时也是一门技术科学，它是许多工程技术的理论基础，又在广泛的应用过程中不断得到发展。

七大学科：数理化天地生力学3、根据针对对象所建立的模型不同，力学也可以分为质点力学、刚体力学和连续介质力学。连续介质（变形体）通常分为固体和流体，固体包括弹性体和塑性体，而流体则包括液体和气体。

力能使变形体发生变形。4、按研究对象的物态进行区分，力学可以分为固体力学和流体力学。根据研究对象具体的形态、研究方法、研究目的的不同，

固体力学包括理论力学、材料力学、结构力学、弹性力学、板壳力学、塑性力学、断裂力学、机械振动、声学、计算力学、有限元分析等等流体力学包含流体力学、流体动力学等等。5、许多带“力学”名称的学科，如热力学、统计力学、相对论力学、电动力学、量子力学等，在习惯上被认为是物理学的其它分支，不属于力学的范围。四大力学是指：理论力学、电动力学、热力学与统计力学、量子力学。这是理论物理学的主要内容，是按照物理学研究对象划分的。二、工程力学简介１、工程力学的定义广义：工程力学是力学的一个新分支，它从物质的微观结构及其运动规律出发，运用近代物理学、物理化学和量子化学等学科的成就，通过分析研究和数值计算，阐明介质和材料的宏观性质，并对介质和材料的宏观现象及其运动规律作出微观解释。狭义：工程力学是一门工程技术的基础课程，主要研究机械和结构的设计与计算的基本原理和基本方法。二、工程力学简介２、工程力学的内容与分支理论力学：物体运动规律→→以刚体为对象计算外力

→静力学：平衡规律运动学：运动的几何性质动力学：运动和力的关系应用力学：结构及构件的强度、刚度及稳定性

→材料力学：单个杆件结构力学：杆件结构弹性力学：板壳、实体→→以变形体为对象计算内力与变形静力学研究物体平衡的规律。具体研究以下三个问题:

1.物体的受力分析；

2.力系的简化与合成；

3.力系的平衡条件。静力学在工程中应用非常广泛。机械和工程结构的设计都要求应用静力学理论进行受力分析和静力计算。因此，在学习静力学内容时,应特别注意受力分析的方法。静力学以刚体为研究对象，但通过刚化原理可通过静力学研究变形体的受力。●材料力学研究杆件变形规律及强度，刚度，稳定性问题。●材料力学的任务

1）研究构件的强度、刚度和稳定性；2）研究材料的力学性能；3）为合理解决工程构件设计中安全与经济之间的矛盾提供力学方面的依据。●构件的强度、刚度和稳定性问题均与所用材料的力学性能有关，因此实验研究和理论分析是完成材料力学的任务所必需的手段工程构件杆：细长构件杆件结构：由若干杆件组成的稳定结构板：平面薄壁构件壳：曲面薄壁构件实体：三个方向的尺寸同属一个数量级工程构件的力学性质工程构件在确定的外力作用下产生变形但能正常工作而不失效，即工程构件有足够的强度、刚度和稳定性。强度：指构件承受载荷作用而不发生塑性变形或断裂的能力。刚度：指构件承受载荷作用而不发生过大的弹性变形的能力。稳定性：指构件承受载荷作用而不发生平衡与变形形式转变的能力。工程构件的失效或破坏工程构件在外力作用下丧失正常功能的现象，可分为三类1.强度失效:构件在外力作用下发生不可恢复的塑性变形或断裂2.刚度失效:构件在外力作用下产生过量的弹性变形3.稳定失效：构件在某种外力作用下，其平衡形式发生突然转变工程设计的任务保证构件在确定的外力作用下正常工作而不失效，即保证构件有足够的强度、刚度和稳定性。也即1.分析并确定构件所受的各种外力的大小和方向2.研究在外力作用下构件的内部受力、变形和失效的规律。3.提出保证构件具有足够强度、刚度和稳定性的设计准则和方法。二、工程力学简介３、工程力学外延与相关课程外延：研究对象为具有稳定结构的工程构件，发生强度破坏前只发生微小形变基础：牛顿力学及相关应用数学区别：流体力学、振动力学应用：机械原理、机械零件、土建概论等二、工程力学简介4、研究方法与步骤（1）确定研究对象（2)建立模型：如质点、刚体、变形体（3）建立方程：理论分析(力、变形、两者之间的关系）(4)求解方程:得出结论。三、课程要求、内容及学时分配1、课程在教学计划中的地位作用：本课程是环境工程专业的一门工程技术基础课程，为机械和结构设计的学习打下重要基础。重点学习掌握工程构件力学分析的基本方法，而非解题技巧。三、课程要求、内容及学时分配2、课程的基本要求：本课程要求学生们掌握机械和结构的设计与计算的基本原理和基本方法，着重介绍工程力学的基本知识，主要内容包括静力学，讨论构件处于平衡状态时的受力分析和在各种力系作用下的平衡条件，用以解决构件的外力计算问题；材料力学，主要讨论杆件在静载荷作用下的强度、刚度和稳定性计算的基本概念、理论和方法，及一些常用材料的力学性能及其测试方法。三、课程要求、内容及学时分配3、特色：适应环境工程专业学生具体要求，偏重于实际应用需要，讲授与演练相结合，为学生后续环境工程设计打下基础重点学习掌握工程构件力学分析的基本方法，而非解题技巧。三、课程要求、内容及学时分配1．工程力学简介2．静力学基础3．力系简化理论4．力系的平衡5．刚体静力学专门问题6．材料力学基本概念与截面图形的几何性质7.杆件的内力分析4、课程内容与学时分配（每部分3课时）三、课程要求、内容及学时分配8.杆件的应力与强度计算（一）９杆件的应力与强度计算（二）10杆件的变形与刚度计算（一）11杆件的变形与刚度计算（二）12应力状态分析与强度理论13组合变形14压杆稳定15总复习与答疑4、课程内容与学时分配（每部分3课时）合计45课时。三、课程要求、内容及学时分配5.教材教材名称：工程力学。作者：罗迎社、喻小明主编出版日期：2006年8月第一版出版社：北京：北京大学出版社教材特点：实用、新颖、内容深度适宜参考书：任何一本工程力学书籍皆可四、教与学方法与互动1.教与学方式预习：泛读下节课教学内容，标注疑问与难点约0.5小时；讲评：串讲教学内容，分析教学重点与难点，例题讲解，2-2.5课时；练习：习题练习，0.