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工程力学

王朝百科·作者佚名  2009-11-05
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工程力学工程力学是研究有关物质宏观运动规律,及其应用的科学。工程给力学提出问题,力学的研究成果改进工程设计思想。从工程上的应用来说,工程力学包括:质点及刚体力学,固体力学,流体力学,流变学,土力学,岩体力学等。

人类对力学的一些基本原理的认识,一直可以追溯到史前时代。在中国古代及古希腊的著作中,已有关于力学的叙述。但在中世纪以前的建筑物是靠经验建造的。

1638年3月伽利略出版的著作《关于两门新科学的谈话和数学证明》被认为是世界上第一本材料力学著作,但他对于梁内应力分布的研究还是很不成熟的。

纳维于1819年提出了关于梁的强度及挠度的完整解法。1821年5月14日,纳维在巴黎科学院宣读的论文《在一物体的表面及其内部各点均应成立的平衡及运动的一般方程式》 ,这被认为是弹性理论的创始。其后,1870年圣维南又发表了关于塑性理论的论文水力学也是一门古老的学科。

早在中国春秋战国时期(公元前5~前4世纪),墨翟就在《墨经》中叙述过物体所受浮力与其排开的液体体积之间的关系。欧拉提出了理想流体的运动方程式。物体流变学是研究较广义的力学运动的一个新学科。1929年,美国的宾厄姆倡议设立流变学学会,这门学科才受到了普遍的重视。

研究方法

分实验研究和理论分析与计算两个方面。但两者往往是综合运用,互相促进。

实验研究

包括实验力学,结构检验,结构试验分析。模型试验分部分模型和整体模型试验。结构的现场测试包括结构构件的试验及整体结构的试验。实验研究是验证和发展理论分析和计算方法的主要手段。结构的现场测试还有其他的目的:

①验证结构的机能与安全性是否符合结构的计划、设计与施工的要求;

②对结构在使用阶段中的健全性的鉴定,并得到维修及加固的资料。

理论分析与计算

结构理论分析的步骤是首先确定计算模型,然后选择计算方法。

土力学在二十世纪初期即逐淅形成,并在40年代以后获得了迅速发展。在其形成以及发展的初期,泰尔扎吉起了重要作用。岩体力学是一门年轻的学科, 二十世纪50年代开始组织专题学术讨沦,其后并已由对具有不连续面的硬岩性质的研究扩展到对软岩性质的研究。岩体力学是以工程力学与工程地质学两门学科的融合而发展的。

从十九世纪到二十世纪前半期,连续体力学的特点是研究各个物体的性质,如梁的刚度与强度,柱的稳定性,变形与力的关系,弹性模量,粘性模量等。这一时期的连续体力学是从宏观的角度,通过实验分析与理论分析,研究物体的各种性质。它是由质点力学的定律推广到连续体力学的定律,因而自然也出现一些矛盾。

于是基于二十世纪前半期物理学的进展 ,并以现代数学为基础,出现了一门新的学科——理性力学。1945年,赖纳提出了关于粘性流体分析的论文,1948年,里夫林提出了关于弹性固体分析的论文,逐步奠定了所谓理性连续体力学的新体系。

随着结构工程技术的进步,工程学家也同力学家和数学家一样对工程力学的进步做出了贡献。如在桁架发展的初期并没有分析方法,到1847年,美国的桥梁工程师惠普尔才发表了正确的桁架分析方法。电子计算机的应用,现代化实验设备的使用,新型材料的研究,新的施工技术和现代数学的应用等,促使工程力学日新月异地发展。

质点、质点系及刚体力学是理论力学的研究对象。所谓刚体是指一种理想化的固体,其大小及形状是固定的,不因外来作用而改变,即质点系各点之间的距离是绝对不变的。理论力学的理论基础是牛顿定律,它是研究工程技术科学的力学基础。

固体力学包括材料力学、结构力学、弹性力学、塑性力学、复合材料力学以及断裂力学等。尤其是前三门力学在土木建筑工程上的应用广泛,习惯上把这三门学科统称为建筑力学,以表示这是一门用力学的一般原理研究各种作用对各种形式的土木建筑物的影响的学科。

在二十世纪50年代后期,随着电子计算机和有限元法的出现,逐渐形成了一门交叉学科即计算力学。计算力学又分为基础计算力学及工程计算力学两个分支 ,后者应用于建筑力学时,它的四大支柱是建筑力学、离散化技术、数值分析和计算机软件。其任务是利用离散化技术和数值分析方法,研究结构分析的计算机程序化方法,结构优化方法和结构分析图像显示等。

如按使结构产生反应的作用性质分类,工程力学的许多分支都可以 再分为静力学与动力学。例如结构静力学与结构动力学,后者主要包括:结构振动理论、波动力学、结构动力稳定性理论。由于施加在结构上的外力几乎都是随机的,而材料强度在本质上也具有非确定性。

随着科学技术的进步,20世纪50年代以来,概率统计理论在工程力学上的应用愈益广泛和深入,并且逐渐形成了新的分支和方法,如可靠性力学、概率有限元法等。

图书信息书 名: 工程力学

作者:赵晴

出版社:机械工业出版社

出版时间: 2009-6-1

ISBN: 9787111266075

开本: 16开

定价: 32.00元

内容简介本教材适用于工科非机类各专业本科生,机械类各专业自学考试本科生,机类各专业专科生,参考学时40-90学时。学时安排可分为三种:少学时(40学时)讲授静力学基础、平面力系平衡方程、杆件四种基本变形强度设计和压杆稳定设计;中学时(65学时)讲授静力学、材料力学全部内容;多学时(90学时)讲授静力学、材料力学、运动力学全部内容。

本教材内容编排以够用为度,兼顾理论体系完整;注重与工程实际问题的联系,重点突出,难点分散;全部插图具有三维效果。为了方便学生的学习,每章配有附录,对本章的知识点进行小结;选择典型问题进行讨论、讲解;总结解题方法;设置思考题供学生学习。为降低学生购书成本,此部分附于随书光盘中。

图书目录序

前言

绪论

第一篇静力学

第一章 静力学基础

第一节力的概念及其性质

第二节力矩的计算

第三节力偶的计算

第四节约束与约束力

第五节物体的受力分析

习题

本章小结及扩展练习(见随书光盘)

第二章 平面力系的简化

第一节平面汇交力系的简化

第二节平面力偶系的简化

第三节平面一般力系的简化

习题

本章小结及扩展练习(见随书光盘)

第三章 静力学平衡问题

第一节平面力系的平衡条件和平衡方程

第二节物体系统的平衡问题

第三节考虑摩擦的平衡问题

第四节空间一般力系的平衡问题

习题

本章小结及扩展练习(见随书光盘)

第四章 重心及平面图形的几何性质

第一节物体的重心坐标公式

第二节平面图形的几何性质

习题

本章小结及扩展练习(见随书光盘)

第二篇材料学

第五章 材料力学的基本概念

第一节变形固体的概念

第二节杆件的内力和应力

第三节杆件的基本变形和应变

本章小结及扩展练习(见随书光盘)

第六章 杆件的内力和内力图

第一节直杆轴向拉伸(压缩)时的轴力与轴力图

第二节轴扭转时的内力及内力图

第三节梁弯曲时的内力及内力图

习题

本章小结及扩展练习(见随书光盘)

第七章 拉(压)杆件的应力、变形分析与强度设计

第一节拉伸与压缩杆件的应力与强度设计

第二节拉伸与压缩杆件的变形

第三节拉(压)杆超静定问题

第四节材料受拉伸与压缩时的力学性能

习题

本章小结及扩展练习(见随书光盘)

第八章 剪切挤压实用计算

第一节剪切与挤压

第二节剪切与挤压的强度计算

习题

本章小结及扩展练习(见随书光盘)

第九章 圆轴的扭转应力、变形分析与强度、刚度设计

第一节圆轴扭转时的切应力分析

第二节圆轴扭转强度设计

第三节圆轴扭转变形与相对扭转角

第四节扭转时圆轴的剐度设计

习题

本章小结及扩展练习(见随书光盘)

第十章 梁的强度

第一节弯曲梁横截面上的正应力

……

第三篇运动力学

附录

参考文献[1]

 
 
 
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