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1、一、力学、土木工程力学与理论力学,经典力学 绝对时空 v光速,一般力学固体力学 流体力学 交缘力学,量子力学,宏观,绪论,研究杆状构件的强度，刚度和稳定性。,研究杆系结构的强度，刚度和稳定性。,流体力学：,弹性力学：,固体力学,材料力学：,结构力学：,研究非杆结构在弹性阶段 的强度、刚度和稳定性。,研究流体受力与运动规律。,理论力学：(属于一般力学)包 括：,研究质点系机械运动一般规律。,静力学、运动学和动力学,绪论,拱形建筑：充分利用砖石抗压性，提高承载能力,二、土木工程力学研究对象和内容,绪论,湖南耒阳电厂72m124m大型煤棚,绪论,2000年4月14日12点10分使用近五年大型煤棚发生
2、突然整体倒塌。,拱形建筑平衡失稳的例子,绪论,早期建筑的特点:,早期筒体结构建筑,高度低，跨度小，承载能力低，材料为砖石和木材。,绪论,北京朝阳体育馆,绪论,预应力混凝土双塔斜拉桥,绪论,都江堰,绪论,海洋平台,绪论,格拉加尼亚修道院教堂-薄壳结构,绪论,土木工程系统各构件力的内、外效应。达到既安全又经济。,a.强度抵抗破坏能力b.刚度抵抗变形能力c.稳定性维持原态能力,保障安全。用材最少，造价最低。,理 力结 力,研究整体与各部分之间的相互作用力，包括各杆件内力。,各杆件的应力与变形，强度与刚度计算。,1、研究对象:,安 全:,经 济:,材 力,绪论,2、研究内容,包括几何静力学、分析静力学
3、(第八章介绍),应 用:,变形固体,块、板、壳.,杆与杆结构.,三大关系,(1)静力学:,研究物体所受力系的简化平衡规律及其应用。,质点系、刚体、流体,平衡、几何、物理,绪论,(2)运动学:,(与力无关、也是变形体运动基础),(3)动力学:,包括质点系、刚体，变形体的动力效应。,研究点与刚体运动的几何性质,研究物体所受力与运动间的关系,包括位移、轨迹、速度、加速度。,绪论,三、(工程系统的)力学模型,1、基本模型:,2、一般模型:,理想流体(无粘性)。,质点系基本理论(包括一切模型),质 点:,具有质量的几何点。,刚 体:,任何两点距离不变的几何体。,变形固体:,连续、均匀、各向同性或各向异性
4、假设。,分为宏、细、微三层次。,流 体:,绪论,1.横梁如图所示，外力和内力视为刚体，求变形和内力分布。,求外效应,求内效应,合理选择,求外力Fy,刚体，不影响精度。,变形固体，由三大关系联合求解。,视为变形体。,绪论,地震学中视为多相变形固体。,土木工程中视为弹性半空间。,2.地球:,天文学中视为质点或刚体。,绪论,3、特殊模型:,温度变化、电磁效应、支座移动，加工误差等。,工程系统的计算简图(结构与机构),形状,联结,铰接:限制平移、可转动刚结:限制平移与转动弹性:可变形,荷载,恒载与活载静载与动载表面力与体积力分布力与集中力,其它外因:,绪论,四、研究途径与方法,1、途径:,分理论体系与
5、工程应用两条。,绪论,2、方法:,抽象化:,梁上电机,振动模型,屋 架,桁 架,绪论,分析力学：从两个基本原理出发.,公理化:,静力学：从5条公理出发.,动力学：从牛顿三大定律出发.,数学方法:,矢量分析、代数方程、微分方程。,计算机方法:,数值计算、过程仿真。,实验方法:,机械测试、电测、光测等。,开拓新方法:,校核,优化设计,响应,参数识别,(系统几何物理特性),逆问题,五、学习目的,建筑力学是结构工程师的看家本事。,土木专业:,机械专业:,1、直接解决工程问题。,涉及广泛工程领域:,新领域:,2、后续课程基础其它力学课程的基础.,土、水、机、航、材、地。,生物技术、能源、材料(纳米)、电
6、子技术工程领域的创新离不开力学。,砼结构、钢结构、土力学与地基、流体力学、弹性力学.,材力、结力、弹塑性力学、机械零件、机械原理、机械动力学,绪论,3、培养能力:,抽象与逻辑思维；运动、变形与受力分析；计算模型与方法的选择。,a、具体结构的计算与技能(编程与应用软件)b、经典结构力学求解问题c、力学过程的仿真,都需要定性分析,经典方法分析能力,计算机分析能力,定性分析能力,工程中的概念设计、(“结构概念与体系”)估算判断、模型建立。,形成“定性结构力学”新课程。,绪论,寻找新问题与新途径。,创新能力,创造新思想、新方法、新产品的能力。,发散性:,开放性:,探索性:,想象性:,多向性,创新思维特点:,一题多解、多问、多变,主动索取,想象力比知识更重要。,由被动接收,绪论,直觉性:,又如:,如:,1.失重状态、火焰形状如何？,不需逐步分析、迅速作出合理猜测与判断,质点受力如图 试求v=?,绪论,
