南京航空航天大學工程力學課件11

工程力學Wednesday,October4,2023袁健航空宇航學院結構工程與力學系力學教學實驗中心yuanjian@1緒論§3.工程力學的應用§2.工程力學的內容與學習目的§1.工程力學研究對象§4.教學要求等事宜2剛體力學研究物體的運動，研究作用在 物體上的力與運動之間的關系。§1工程力學研究對象——物體的運動和變形工程力學是研究物體宏觀機械運動的一般規(guī)律的科學。宏觀與微觀相對變形體力學研究研究物體的變形，研究作用在物體上的力與變形之間的關系。本課程由兩部分組成：剛體力學和變形體力學。3工程力學的局限性

當物體運動速度接近光速時：當物體的尺寸非常小--微觀粒子：相對論力學量子力學必須指出：工程力學的理論對絕大多數(shù)工程問題都是適用的。1.低速2.宏觀物體4§2工程力學的內容與學習目的工程力學又可細分為以下四部分：靜力學運動學動力學研究物體在力系作用下的平衡規(guī)律。包括受力分析、力系的等效與簡化、力系的平衡條件。研究物體運動的幾何性質，而不研究引起物體運動的物理原因。研究物體的運動與作用力之間的關系。材料力學基本構件的內力與變形規(guī)律。剛體力學變形體力學5工程力學的學習目的為解決工程問題打基礎為后續(xù)課程打基礎工程力學是一系列后續(xù)課程的重要基礎。培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力6剛體力學與物理中的力學的關系剛體力學是物理中力學的延續(xù)、加深、加寬；剛體力學更注重與工程實際相結合。物理中主要考慮質點；剛體力學中主要考慮剛體和質點系。7

由質點系質心運動定理可以確定定向爆破時質心的初速度。1.剛體力學在工程中的應用§3 工程力學的應用8

由質點系的動量定理可得變質量物體的動力學方程。

火箭的運動由變質量動力學方程控制。

火箭的運動方程9神州六號減振問題阻尼，吸震10神六降落的安全問題采用反沖減小碰撞力阻力問題11地對空導彈彈道學問題12空間站姿態(tài)動力學問題13艦載飛機在發(fā)動機和彈射器推力作用下從甲板上起飛

彈射和攔阻142.變形體力學在工程中的應用

其次，許多結構物都承受不斷變化的交變載荷的作用，例如受大氣紊流，水浪及道路不平引起的交變載荷的作用；橋梁上駛過車輛時，甚至風也會使橋梁發(fā)生振動。交變應力會使結構產生疲勞斷裂，裂紋擴展到某一臨界狀態(tài)時，導致結構在瞬間毀壞。

首先，飛機，輪船，汽車，火車，橋梁等結構都是承載結構，在早期設計中都要進行靜強度校合。即通過計算和試驗證明結構能經得住可能的最大載荷（還要有一定的安全系數(shù)）。

再次，結構物處于流體中時，會發(fā)生流固耦合，在一定條件下發(fā)生不穩(wěn)定的運動，例如機翼的顫振。15高層建筑與大型橋梁16塔科瑪（Tacoma）懸橋17

1940年美國塔科瑪（Tacoma）懸橋由于板邊緣的旋渦引起顫振現(xiàn)象而倒塌。從那時起設計懸橋時考慮氣動彈性耦合問題。顫振是一種自激振蕩。

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40人死亡；

14人受傷；

直接經濟損失631萬元。1999年1月4日，我國重慶市綦江縣彩虹橋發(fā)生垮塌，造成：法庭以外的問題－力學素質的重要性19§4教學要求等事宜工程力學是一門理論性較強的課程，要學好工程力學必須要下一些功夫。20

按規(guī)定，缺交作業(yè)次數(shù)超過應交次數(shù)的1/4時將被取消考試資格。

成績平時作業(yè)占30

；期末考試占70

交作業(yè)一般情況下每單元結束后交作業(yè)。21剛體力學Wednesday,October4,2023第一部分靜力學22靜力學的主要任務

受力分析

力系的等效與簡化

力系的平衡23第一章 靜力學基礎§1-1 靜力學中的基本概念§1-2 靜力學公理§1-3 約束和約束反力§1-4 研究對象和受力圖24§1-1 靜力學中的概念1剛體的概念受力時不變形的物體剛體內任意兩點之間的距離保持不變。剛體是理想模型。能否作為剛體取決于所研究問題的性質。本課程既研究剛體；又研究變形體。252平衡是指物體相對于慣性參考系保持靜止或作勻速直線運動的狀態(tài)。263力力是物體間相互的機械作用。這種作用有兩種效應：使物體的運動狀態(tài)或/和形狀發(fā)生變化。內效應外效應力的三要素：大小，方向，作用點。力系有一定聯(lián)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聯(lián)系的一群力。是力的集合，空集是零力系。如果物體在一力系作用下保持平衡，則稱這個力系為平衡力系。等效力系如果兩個力系的作用效果完全相同，則稱這兩個力系為等效力系。合力如果一個力與一個力系等效，則這個力稱為這個力系的合力；而力系中的力稱為此合力的分力。28公理：是為反復的實踐所證實的、而為人們所公認的不需要證明的規(guī)律?！?-2靜力學公理29公理1二力平衡公理