工程力学概论.doc

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1、工程力學概論航空宇航学院工程力学010750116林建安第一部分课堂笔记一力学与二十一世纪科学与财富---力学与现代科技•大学生的理想与现实---和谐与矛盾？机会与困惑？•科学、技术与工程---研究型大学的使命是什么？•科学发展与产业革命---科学的力量在那里？•前苏联解体的科技背景---旧船票能否远行？    •力学发展的里程碑---牛顿时代到何时？   •力学与现代科技---重塑辉煌？   •“比尔-盖茨”的机遇何处寻？•“男怕入错行”：方向在哪里？•志愿与专业：何为热门专业？力学的进程第一次产业革命:蒸汽机时代•强度学萌芽•亚历士多

2、得/哥白尼/牛顿/爱因斯坦第二次产业革命:电器时代,大型机械•力学/强度/寿命/计算科学•设计/分析/制造工艺•全生命周期设计------依赖于虚拟技术•第三次产业革命:微电子技术•新领域,新问题,新机遇•材料科学工程力学工程力学是力学与现代工程科学技术交叉发展的一门力学分支学科，已成为航空与航天、机械、自动化技术、材料与加工、电子与信息、土木等国防与国民经济建设工程科学的基础；具有广泛性、复杂性和多样性，体现学科交叉发展和相互促进，以及力学在解决重大工程技术问题中的基础性和必不可少的作用。工程力学学科始终瞄准国际上工程力学和高新技术的发

3、展前沿，以力学理论为基础，以航空宇航科技为依托，以创新成果推动我国国防事业的发展为宗旨，不断吸收其他力学学科和相关学科的最新研究成果来充实自己，更好地解决工程技术问题，并提炼出新思想、新原理和新方法，具有理论研究和应用研究并重及多学科交叉等特色。•已由对自然的探索转向为人类发展服务•工科的基础，如数学对AA自然科学•力学如何与21世纪各优先发展领域结合为人类生存与发展服务，同时自身发展？•强度—从实验室到实际结构•环境—服役寿命问题•智能检测技术和控制技术•可靠性—全寿命安全保障需求•微电机—小卫星/微型飞行器•空间科学研究科学、技术与工

4、程---研究型大学的使命•培养优秀人才•积聚知识，储备技术•前瞻性研究，酝酿技术•科学------未来的生产力•创新精神;创新知识;创新人才;创造事业•实现人类共同发展的理想纳米知识纳米：1nm=10-3mm=10-9m=10Å=10个氢原子直纳米科学技术是什么?80年代末诞生、正在迅速发展的以0.1—100纳米尺度物质为对象的一种高新科技。纳米科学技术干什么？在纳米尺寸范围内认识和改造自然，通过机械、物理、化学方法或直接操纵原子、分子而创造具有崭新性质和性能的新材料、新器件。纳米科技的重要性–Armstrong:正像70年代微电子技术产

5、生了信息革命一样，纳米科学技术将成为21世纪信息时代的核心–钱学森：纳米和纳米以下的结构是下一阶段科技发展的重点，会是一次革命，从而将是21世纪又一次产业革命–二十一世纪科学的前沿和主导科学分子物理力学概念•分子物理力学将传统力学与量子力学结合起来，在分子层次和纳尺度下研究物质的物理力学问题。•以牛顿力学和量子力学(QM)以及能量原理为基础,•采取自下而上为主,并与从上到下相结合的研究方式,•探索纳米/分子器件和系统的新规律和新原理,着重研究其力学与物理、生化耦合行为,•为发展纳/分子机电系统、纳/分子电子学、纳智能系统和分子仿生技术提供

6、科学基础。•科技关键词---尺度•信息、生命与国防科技发展趋势•分子物理力学---科技发展的新基础二智能材料概述智能材料结构的诞生的主要原因：1.复合材料在结构中的普遍使用，使得驱动元件和传感元件很容易融合进入材料，组成整体；1.对机械、电子、动作等材料的多方面性能的耦合进行研究；2.微电子技术、总线技术及计算机技术的飞速发展，解决了信息处理和快速控制方面的难题。什么是智能材料：将形状记忆合金与薄壁圆管相耦合，构成具有双向驱动能力的扭力驱动器，实现了翼面模型的上下偏转。初步建立了形状记忆合金扭力驱动器的力学模型，研制成功了由计算机控制的自

7、适应机翼模型实验系统。结构建模与仿真建立强非线性(物理非线性和几何非线性)、多场耦合(电、磁、热弹性)的各种变分原理及相应的数值分析方法；集成器件与结构材料本体间的相互作用与耦合机理及宏细观力学行为控制方法针对分布式、非线性、强耦合、多变量及时变性复杂机械构系统，建立智能结构控制的数学模型，研究系统中控制与结构相互作用、系统辩识与状态估计。智能材料结构研究面很宽的，难度大，涉及多学科（包括工程力学学科）的交叉和融合。作为方兴未艾的高新技术，智能材料结构的潜在发展有着广阔的天地。可以肯定的说，工程力学在智能材料结构研究中也是大有用武之地。结

8、构强度研究所三数值计算与仿真任务举例：1.结构设计时进行总体应力分析（数值计算），根据应力分布情况看结构设计是否合理。2.对结构的重要细节（如：连接部位）进行局部应力分析（数值计算），决定结构