工程力學(xué)概論試卷

你一定要堅(jiān)強(qiáng)，即使受過(guò)傷，流過(guò)淚，也能咬牙走下去。因?yàn)椋松?，就是你一個(gè)人的人生。============================================================================命運(yùn)如同手中的掌紋，無(wú)論多曲折，終掌握在自己手中==============================================================A卷A卷2013—2014學(xué)年第1學(xué)期《工程力學(xué)概論》試卷專業(yè)班級(jí)建筑學(xué)12-1姓名李天瑋學(xué)號(hào)12066102開課系室工程力學(xué)系___考試日期2013.12.30題號(hào)一二三四合計(jì)滿分30202030100得分閱卷人一、簡(jiǎn)單介紹工程力學(xué)發(fā)展史。人類對(duì)力學(xué)的一些基本原理的認(rèn)識(shí)，一直可以追溯到史前時(shí)代。在中國(guó)古代及古希臘的著作中，已有關(guān)于力學(xué)的敘述。但在中世紀(jì)以前的建筑物是靠經(jīng)驗(yàn)建造的。1638年3月出版的伽利略的著作《關(guān)于兩門新科學(xué)的談話和數(shù)學(xué)證明》被認(rèn)為是世界上第一本材料力學(xué)著作，但他對(duì)于梁內(nèi)應(yīng)力分布的研究還是很不成熟的。C.-L.-M.-H.納維于1819年提出了關(guān)于梁的強(qiáng)度及撓度的完整解法。1821年5月14日,納維在巴黎科學(xué)院宣讀的論文《在一物體的表面及其內(nèi)部各點(diǎn)均應(yīng)成立的平衡及運(yùn)動(dòng)的一般方程式》被認(rèn)為是彈性理論的創(chuàng)始。其后，1870年A.J.C.B.de圣維南又發(fā)表了關(guān)于塑性理論的論文。水力學(xué)也是一門古老的學(xué)科。早在中國(guó)春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期(公元前5～前4世紀(jì))，墨翟就在《墨經(jīng)》中敘述過(guò)物體所受浮力與其排開的液體體積之間的關(guān)系。L.歐拉提出了理想流體的運(yùn)動(dòng)方程式。物體流變學(xué)是研究較廣義的力學(xué)運(yùn)動(dòng)的一個(gè)新學(xué)科。1928年，美國(guó)的E.C.賓厄姆倡議設(shè)立流變學(xué)學(xué)會(huì),這門學(xué)科才受到了普遍的重視。土力學(xué)在20世紀(jì)初期即逐漸形成，并在40年代以后獲得了迅速發(fā)展。在其形成以及發(fā)展的初期，K.泰爾扎吉（一譯太沙基）起了重要作用。巖體力學(xué)是一門年輕的學(xué)科，20世紀(jì)50年代開始組織專題學(xué)術(shù)討論，其后并已由對(duì)具有不連續(xù)面的硬巖性質(zhì)的研究擴(kuò)展到對(duì)軟巖性質(zhì)的研究。巖體力學(xué)是以工程力學(xué)與工程地質(zhì)學(xué)兩門學(xué)科的融合而發(fā)展的。從17世紀(jì)到20世紀(jì)前半期，連續(xù)體力學(xué)的特點(diǎn)是研究各個(gè)物體的性質(zhì)，如梁的剛度與強(qiáng)度,柱的穩(wěn)定性,變形與力的關(guān)系，彈性模量，粘性模量等。這一時(shí)期的連續(xù)體力學(xué)是從宏觀的角度,通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析與理論分析,研究物體的各種性質(zhì)。它是由質(zhì)點(diǎn)力學(xué)的定律推廣到連續(xù)體力學(xué)的定律，因而自然也出現(xiàn)一些矛盾。于是，基于20世紀(jì)前半期物理學(xué)的進(jìn)展并以現(xiàn)代數(shù)學(xué)（如張量、元、群、泛函、模、希爾伯特空間等）為基礎(chǔ)，出現(xiàn)了一門新的學(xué)科──理性力學(xué)。1945年，M.賴納提出了關(guān)于粘性流體分析的論文，1948年，R.S.里夫林提出了關(guān)于彈性固體分析的論文，逐步奠定了所謂理性連續(xù)體力學(xué)的新體系。隨著結(jié)構(gòu)工程技術(shù)的進(jìn)步，工程學(xué)家也同力學(xué)家和數(shù)學(xué)家一樣對(duì)工程力學(xué)的進(jìn)步做出了貢獻(xiàn)。如在桁架發(fā)展的初期并沒(méi)有分析方法，到1847年，美國(guó)的橋梁工程師S.惠普爾才發(fā)表了正確的桁架分析方法。電子計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，現(xiàn)代化實(shí)驗(yàn)設(shè)備的使用，新型材料的研究，新的施工技術(shù)和現(xiàn)代數(shù)學(xué)的應(yīng)用等，促使工程力學(xué)日新月異地發(fā)展。二、分別介紹三位國(guó)外和二位國(guó)內(nèi)力學(xué)家（重點(diǎn)是對(duì)力學(xué)的貢獻(xiàn)）。國(guó)外力學(xué)家：1.著名的美國(guó)工程力學(xué)家馮·卡門（1881-1963）出生在匈牙利的布達(dá)佩斯,。他對(duì)人類最大的貢獻(xiàn)是開創(chuàng)了數(shù)學(xué)、力學(xué)在航空、航天和其它工程技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用，為近代力學(xué)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，航空學(xué)和宇航學(xué)上一些最光輝的理論、概念以他的名字來(lái)命名。1911年卡門對(duì)流動(dòng)的流體在圓柱體后留下的兩排周期性旋渦進(jìn)行了深入的研究，在理論上對(duì)這種旋渦做出了精辟的分析。這就是著名的卡門旋渦?？ㄩT創(chuàng)建了美國(guó)航空科學(xué)學(xué)院，并把這所學(xué)院建設(shè)成了當(dāng)時(shí)流體力學(xué)的研究中心和培訓(xùn)基地。馮·卡門則培育出大批杰出的人才。他的學(xué)生遍及五大洲，人們稱之為“卡門科班”。他們中間包括今天肩負(fù)著全世界外層空間技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)工作的科學(xué)家和工程師。卡門支持他的學(xué)生對(duì)火箭推進(jìn)技術(shù)進(jìn)行研究并和馬利納第一次證明能夠設(shè)計(jì)出穩(wěn)定持久燃燒的固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。卡門對(duì)人類今天的生活的影響比當(dāng)代任何一位科學(xué)家或工程師都大。正是他精心創(chuàng)造的那些環(huán)節(jié)，將人類征服天空的科學(xué)成就有機(jī)地聯(lián)接成一根長(zhǎng)鏈，由于他的努力，時(shí)速3000公里的噴氣式飛機(jī)、射程1200公里的導(dǎo)彈和星際火箭才成為當(dāng)今的現(xiàn)實(shí)。2.牛頓，英國(guó)物理學(xué)家，1642年12月25日生于林肯郡伍爾索普村的一個(gè)農(nóng)民家庭．12歲他在格蘭撒姆的公立學(xué)校讀書時(shí)，就表現(xiàn)了對(duì)實(shí)驗(yàn)和機(jī)械發(fā)明的興趣，自己動(dòng)手制作了水鐘、風(fēng)磨和日晷等．1661年，牛頓就讀于劍橋大學(xué)的三一學(xué)院，成了一名優(yōu)秀學(xué)生．1669年，年僅27歲，就擔(dān)任了劍橋的數(shù)學(xué)教授．1672年當(dāng)選為英國(guó)皇家學(xué)會(huì)會(huì)員．1685～1687年，在天文學(xué)家哈雷的鼓勵(lì)和贊助下，牛頓發(fā)表了著名的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》，完成了具有歷史意義的發(fā)現(xiàn)——運(yùn)動(dòng)定律和萬(wàn)有引力定律，對(duì)近代自然科學(xué)的發(fā)展，作出了重大貢獻(xiàn)．1703年，當(dāng)選為英國(guó)皇家學(xué)會(huì)會(huì)長(zhǎng)．1727年3月27日，逝世于倫敦郊外的一個(gè)小村落里．牛頓不僅對(duì)于力學(xué)，在其他方面也有很大貢獻(xiàn)．在數(shù)學(xué)方面，他發(fā)現(xiàn)了二項(xiàng)式定理，創(chuàng)立了微積分學(xué)；在光學(xué)方面，進(jìn)行了太陽(yáng)光的色散實(shí)驗(yàn)，證明了白光是由單色光復(fù)合而成的，研究了顏色的理論，還發(fā)明了反射望遠(yuǎn)鏡3.阿爾伯特·愛因斯坦，出生在德國(guó)的一個(gè)猶太人家庭。世界十大杰出物理學(xué)家之一，現(xiàn)代物理學(xué)的開山鼻祖、集大成者和奠基人，同時(shí)也是一位著名的思想家和哲學(xué)家。愛因斯坦1900年畢業(yè)于蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院，入瑞士國(guó)籍(原德國(guó)人）。1905年獲蘇黎世大學(xué)哲學(xué)博士學(xué)位。曾在伯爾尼專利局任職，在蘇黎世工業(yè)大學(xué)、布拉格德意志擔(dān)任大學(xué)教授。1913年返德國(guó)，任柏林威廉皇帝物理研究所所長(zhǎng)和柏林洪堡大學(xué)教授，并當(dāng)選為普魯士皇家科學(xué)院院士。1933年愛因斯坦在英國(guó)期間，被格拉斯哥大學(xué)授予榮譽(yù)法學(xué)博士學(xué)位。因受納粹政權(quán)迫害，遷居美國(guó)，任普林斯頓高級(jí)研究所教授。從事理論物理研究，1940年入美國(guó)國(guó)籍。國(guó)內(nèi)力學(xué)家：錢偉長(zhǎng)，江蘇無(wú)錫人，民盟成員，加拿大多倫多大學(xué)應(yīng)用數(shù)學(xué)系畢業(yè)，博士，研究員，教授，中國(guó)力學(xué)家，應(yīng)用數(shù)學(xué)家，教育家，中國(guó)科學(xué)院院士，上海大學(xué)校長(zhǎng)，南京航空航天大學(xué)名譽(yù)校長(zhǎng)，耀華中學(xué)名譽(yù)校長(zhǎng)。錢偉長(zhǎng)教授是我國(guó)近代力學(xué)的奠基人之一，擅長(zhǎng)于應(yīng)用數(shù)學(xué)、力學(xué)、物理學(xué)、中文信息學(xué)等。現(xiàn)已出版有《圓薄板大擾度問(wèn)題》、《彈性力學(xué)》、《變?cè)ê陀邢拊?、《穿甲力學(xué)》、《廣義變分原理》、《應(yīng)用數(shù)學(xué)》等學(xué)術(shù)專著20余部，在國(guó)內(nèi)外發(fā)表的學(xué)術(shù)論文200余篇。他在科學(xué)理論和工程技術(shù)上都有許多開創(chuàng)性的成就，主要學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)是板殼非線性內(nèi)稟統(tǒng)一理論，板殼大擾度問(wèn)題的攝動(dòng)解和奇異攝動(dòng)解，廣義變分原理，環(huán)殼解析解和漢字宏觀字形編碼（錢碼）等。錢學(xué)森，浙江省杭州市人，中國(guó)共產(chǎn)黨優(yōu)秀黨員、忠誠(chéng)的共產(chǎn)主義戰(zhàn)士、享譽(yù)海內(nèi)外的杰出科學(xué)家和中國(guó)航天事業(yè)的奠基人，中國(guó)兩彈一星功勛獎(jiǎng)?wù)芦@得者之一。曾任美國(guó)麻省理工學(xué)院教授、加州理工學(xué)院教授，曾擔(dān)任中國(guó)人民政治協(xié)商會(huì)議第六、七、八屆全國(guó)委員會(huì)副主席、中國(guó)科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)名譽(yù)主席、全國(guó)政協(xié)副主席等重要職務(wù)。1938年在美國(guó)獲博士學(xué)位，1950年開始爭(zhēng)取回歸祖國(guó)，受到美國(guó)政府迫害，歷經(jīng)5年于1955年才回到祖國(guó)。1958年起，錢學(xué)森長(zhǎng)期擔(dān)任火箭導(dǎo)彈和航天器研制的技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)職務(wù)，為中國(guó)火箭和導(dǎo)彈技術(shù)的發(fā)展提出了極為重要的實(shí)施方案。三、奇怪的獨(dú)木橋一位游客在某處發(fā)現(xiàn)有座獨(dú)木橋，上面寫著：禁止獨(dú)自一人過(guò)橋。他發(fā)現(xiàn)當(dāng)?shù)鼐用竦拇_都是成雙結(jié)隊(duì)并且好像以某種相互配合的方式過(guò)橋。他覺得很奇怪，為什么2個(gè)人可以過(guò)橋而1個(gè)人卻不能。等周圍沒(méi)有其它人時(shí)他想獨(dú)自試試，結(jié)果沒(méi)走到半程，就把獨(dú)木橋壓斷了而掉入水中。根據(jù)事后他的調(diào)查，小河寬4米，獨(dú)木橋長(zhǎng)6米，如圖1所示橫跨在小河上。獨(dú)木橋采用當(dāng)?shù)氐妮p質(zhì)木材做成，等截面，允許最大彎矩為。為方便假設(shè)每人的體重均為800N，而獨(dú)木橋的重量不計(jì)，并將橋簡(jiǎn)化成圖2的力學(xué)模型。請(qǐng)你分析一下：（1）本問(wèn)題與力學(xué)中的什么內(nèi)容有關(guān)系？（2）如果一個(gè)人想過(guò)橋，最多能走多遠(yuǎn)？（3）當(dāng)?shù)鼐用襁^(guò)橋時(shí)兩人需要進(jìn)行配合，你認(rèn)為兩人應(yīng)如何配合才能安全過(guò)