南京航空航天大学工程力学课件11

工程力学Wednesday,October4,2023袁健航空宇航学院结构工程与力学系力学教学实验中心yuanjian@1绪论§3.工程力学的应用§2.工程力学的内容与学习目的§1.工程力学研究对象§4.教学要求等事宜2刚体力学研究物体的运动，研究作用在 物体上的力与运动之间的关系。§1工程力学研究对象——物体的运动和变形工程力学是研究物体宏观机械运动的一般规律的科学。宏观与微观相对变形体力学研究研究物体的变形，研究作用在物体上的力与变形之间的关系。本课程由两部分组成：刚体力学和变形体力学。3工程力学的局限性

当物体运动速度接近光速时：当物体的尺寸非常小--微观粒子：相对论力学量子力学必须指出：工程力学的理论对绝大多数工程问题都是适用的。1.低速2.宏观物体4§2工程力学的内容与学习目的工程力学又可细分为以下四部分：静力学运动学动力学研究物体在力系作用下的平衡规律。包括受力分析、力系的等效与简化、力系的平衡条件。研究物体运动的几何性质，而不研究引起物体运动的物理原因。研究物体的运动与作用力之间的关系。材料力学基本构件的内力与变形规律。刚体力学变形体力学5工程力学的学习目的为解决工程问题打基础为后续课程打基础工程力学是一系列后续课程的重要基础。培养分析问题和解决问题的能力6刚体力学与物理中的力学的关系刚体力学是物理中力学的延续、加深、加宽；刚体力学更注重与工程实际相结合。物理中主要考虑质点；刚体力学中主要考虑刚体和质点系。7

由质点系质心运动定理可以确定定向爆破时质心的初速度。1.刚体力学在工程中的应用§3 工程力学的应用8

由质点系的动量定理可得变质量物体的动力学方程。

火箭的运动由变质量动力学方程控制。

火箭的运动方程9神州六号减振问题阻尼，吸震10神六降落的安全问题采用反冲减小碰撞力阻力问题11地对空导弹弹道学问题12空间站姿态动力学问题13舰载飞机在发动机和弹射器推力作用下从甲板上起飞

弹射和拦阻142.变形体力学在工程中的应用

其次，许多结构物都承受不断变化的交变载荷的作用，例如受大气紊流，水浪及道路不平引起的交变载荷的作用；桥梁上驶过车辆时，甚至风也会使桥梁发生振动。交变应力会使结构产生疲劳断裂，裂纹扩展到某一临界状态时，导致结构在瞬间毁坏。

首先，飞机，轮船，汽车，火车，桥梁等结构都是承载结构，在早期设计中都要进行静强度校合。即通过计算和试验证明结构能经得住可能的最大载荷（还要有一定的安全系数）。

再次，结构物处于流体中时，会发生流固耦合，在一定条件下发生不稳定的运动，例如机翼的颤振。15高层建筑与大型桥梁16塔科玛（Tacoma）悬桥17

1940年美国塔科玛（Tacoma）悬桥由于板边缘的旋涡引起颤振现象而倒塌。从那时起设计悬桥时考虑气动弹性耦合问题。颤振是一种自激振荡。

18

40人死亡；

14人受伤；

直接经济损失631万元。1999年1月4日，我国重庆市綦江县彩虹桥发生垮塌，造成：法庭以外的问题－力学素质的重要性19§4教学要求等事宜工程力学是一门理论性较强的课程，要学好工程力学必须要下一些功夫。20

按规定，缺交作业次数超过应交次数的1/4时将被取消考试资格。

成绩平时作业占30

；期末考试占70

交作业一般情况下每单元结束后交作业。21刚体力学Wednesday,October4,2023第一部分静力学22静力学的主要任务

受力分析

力系的等效与简化

力系的平衡23第一章 静力学基础§1-1 静力学中的基本概念§1-2 静力学公理§1-3 约束和约束反力§1-4 研究对象和受力图24§1-1 静力学中的概念1刚体的概念受力时不变形的物体刚体内任意两点之间的距离保持不变。刚体是理想模型。能否作为刚体取决于所研究问题的性质。本课程既研究刚体；又研究变形体。252平衡是指物体相对于惯性参考系保持静止或作匀速直线运动的状态。263力力是物体间相互的机械作用。这种作用有两种效应：使物体的运动状态或/和形状发生变化。内效应外效应力的三要素：大小，方向，作用点。力系有一定联系的一群力。是力的集合，空集是零力系。27力系平衡力系有一定联系的一群力。是力的集合，空集是零力系。如果物体在一力系作用下保持平衡，则称这个力系为平衡力系。等效力系如果两个力系的作用效果完全相同，则称这两个力系为等效力系。合力如果一个力与一个力系等效，则这个力称为这个力系的合力；而力系中的力称为此合力的分力。28公理：是为反复的实践所证实的、而为人们所公认的不需要证明的规律。§1-2静力学公理29公理1二力平衡公理