绪论
0.1 工程力学的内容和任务
自然界中的物体由于相互的机械作用,即力的作用,使物体处于平衡或运动状态,同时使物体的形状发生改变。使物体运动状态改变(包括平衡状态)是力的外效应(external effect);使物体变形是力的内效应(internal effect)。平衡(equilibrium)是指物体相对于地球(作为参考体)处于静止状态或匀速直线运动状态。工程力学课程研究物体的受力、平衡、运动、变形等方面的基本规律,为工程结构设计提供理论基础和计算方法。
工程结构的零、部件,统称为构件(element)。工程中的力学设计,可分为静力设计(static design)和动力设计(dynamic design)两个方面。
静力设计的主要任务是:保证构件在确定的外力作用下正常工作而不失效,即具有足够的强度、刚度和稳定性。所谓强度(strength),是指构件在外力作用下不发生断裂或塑性变形的能力;所谓刚度(stiffness)是指构件在外力作用下不发生过大的弹性变形的能力;所谓稳定性(stability),是指构件在外力作用下能够保持其原有平衡形态的能力。
动力设计则比静力设计要复杂得多。首先要分析构件的运动规律,以及运动与力之间的关系,然后要研究在动态力的作用下,构件的强度与刚度等问题。
在研究构件的强度、刚度和稳定性时,还应了解材料在外力作用下的力学性能,其中材料的静力和动力性能要由材料试验来测定。因此,研究材料的力学性能也是本课程的重要内容。
工程力学课程的任务是在满足强度、刚度和稳定性的要求下,为工程构件的力学设计提供必要的理论基础和分析计算方法,以便设计出既**又经济的构件。
0.2 工程力学的研究方法
工程力学课程所研究的问题,都是工程或生活实际中的问题。遵循认识论的规律,其研究方法首先是从生活、工程或实验中观察各种现象,从复杂的现象中抓住共性,找出反映事物本质的主要因素,略去次要因素,经过简化,把做机械运动的实际物体抽象为力学模型(mechanical model)。建立力学模型是工程力学研究方法中很重要的一个步骤。因为实际中的力学问题往往是很复杂的,这就需要对同一个研究对象,为了不同的研究目的,进行多次实验,反复观察,仔细分析,抓住问题的本质,作出正确的假设,使问题理想化或简化,从而达到在满足一定**度的要求下用简单的模型解决问题的目的。
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