《现代力学》PPT课件

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1、第一章绪论一、什么是力学二、力学与工程三、现代力学的发展及其特点七、工程静力学研究主线五、最基本概念--力和运动四、学科分类六、一般研究方法1一、什么是力学?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。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。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。2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？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。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。

2、性态规则3二、力学与工程以力学与航空航天工程为例简单回顾。4实验探索：风筝、火箭、模拟鸟类滑翔等。问题一、如何飞起来？5到19世纪末，经典流体力学基础已经形成。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。空气静力飞行：（气球、飞艇）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。空气动力飞行：61949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。190

3、3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。7空气动力试验---风洞实验8问题二如何飞？作为刚体，研究运动规律和控制。飞行力学问题三如何保证结构的安全？无缺陷均匀材料，变形体。研究对象材料力学性能、结构应力分析、失效判据、设计规范。研究内容材料力学、结构力学、弹性力学、计算力学等。属于静强度设计。相应学科9飞机整机结构强度实验机翼破坏实验10机身结构强度实验11材料缺陷的影响如何？载荷变化的影响如何？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。断裂力学--考虑材料缺陷和裂纹近代，复合材料，

4、智能结构的研究。目标：更轻、更快、更安全（自监测、自诊断）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。疲劳力学--考虑载荷变化和重复作用的影响12振动、噪声控制；稳定性和可操纵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。问题四、如何更加舒适？飞起来?跨、超音速空气动力学喷气机、后掠翼、复合材料快速理论力学飞行力学如何飞？安全振动噪声；稳定性舒适材料力学结构力学弹性力学计算力学疲劳力学断裂力学空气动力学双、单翼机气

5、球、飞艇流体力学实验力学13大型汽轮机转子结构的破坏例：14轴叶轮疲劳断裂破坏15转子轴疲劳开裂疲劳断裂破坏16叶片击穿厂房17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。182000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。19汽车碰撞试验20建筑物控制爆破21上海东方电视塔高300m球径45m22抗震模型试验（破坏部位、破坏形式、抗震能力）23材料与对象：金属、土木石等新型复合材料、高分子材料、结构陶瓷、功能材料。尺

6、度：宏观、连续体含缺陷体，细、微观、纳米尺度。3.1力学研究的发展：应用领域：航空、土木、机械、材料生命、微电子技术等三、现代力学发展及其特点实验技术：电、光测实验技术全息、超声、光纤测量，及实验装置的大型化。24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。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。设计目标：设计准则：253.2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。材料设计：按所要

7、求的性能设计材料。(90年代)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。2690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。智能结构：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