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工程力学(I)清华大学范钦珊2019年8月8日返回主目录教师情况简介姓名：施惠基电话：6278336864－66年北京市第八中学初中。66－69年文化大革命停课69－78年北京玻璃研究所工人78－82年北京理工大学力学工程系本科毕业。82－87年核工业第二研究设计院工程师。87－89年法国梅斯大学数学、力学和信息科学系硕士学位。89－92年法国梅斯大学获工程力学和物理学博士学位。92－93年法国杜埃高等工程学院博士后毕业。93－95年法国梅斯大学客座教授。95－99年清华大学培养学生的目标1.进行科学和技术研究的能力。2.适用新的工作环境和新的职业的能力。3.团队精神和在群体中合作工作的习惯。4.动手意识和创造能力的培养和提高。5.养成关注社会和人类重要问题的习惯。6.有担当领导责任和主持工作的能力。工程力学课程总论工程力学研究方法工程与工程力学面向21世纪的工程力学课程工程力学研究对象工程力学研究模型工程力学课程总论工程与工程力学20世纪以前,在力学知识的积累、应用和完善的基础上，逐渐形成和发展起来的蒸汽机、内燃机、铁路、桥梁、舰船、兵器等大型工业推动了近代科学技术和社会的进步。20世纪中，一些高科技及其在各工业领域的应用与力学特别是工程力学的指导密不可分。高层建筑与大型桥梁桥面结构缆索与立柱桥墩上海南浦大桥桥面结构澳门桥高速公路直道与弯道的连接海洋石油钻井平台航空航天器长征三号乙运载火箭发射成功SpaceShuttleDiscovery美国发现号航天飞机升空载人飞船(MannedSpacecraft)对接（Docking)ABva交会（Rendezvous)和平号空间站高速列车车头车身大型水利工程设施长江三峡工程荷兰拦海大坝高压输电线路20世纪产生的另一些高新技术虽然是在其他学科指导下产生和发展起来的，但也都对工程力学提出了各式各样、大大小小的问题。例如：核电站的热核反应堆计算机硬盘驱动器给定不变的角加速度，从启动到正常运行所需的时间以及所需经历的转数。已知转台的质量及其分布，当驱动器到达正常运行所需角速度时，驱动马达的功率如何确定?雷达跟踪目标怎样在不同的时间间隔内通过测量目标与雷达之间的距离和雷达方位角才能准确地测定目标的速度和加速度舰载飞机在发动机和弹射器推力作用下从甲板上起飞若已知推力和跑道可能长度，则需要多大的初速度和一定的时间隔后才能达到飞离甲板时的速度。若已知初速度、一定的时间间隔后飞离甲板时的速度，则需要弹射器施加多大推力，或者确定需要多长的跑道。爆破时烟囱怎样倒蹋非工业工程中的工程力学问题棒球在被球棒击打后，其速度的大小和方向发生了变化。如果已知这种变化即可确定球与棒的相互作用力。赛车起跑为什么赛车运动员起跑前要将车轮与地面摩擦生烟？赛车结构为什么赛车结构前细后粗；车轮前小后大？日常生活中的工程力学问题面向21世纪的工程力学课程经典内容更加简练引进新的科学技术成果，内容更加丰富新材料－复合材料、聚合物等；新概念－失效、寿命等；新理论－损伤、混沌等；新方法－数值方法、工程力学建模方法。教学方法与训练方法要突出培养创新精神实行启发式教学，为学生的独立思维留出足够的时间和空间。提倡研究式的学习方法。改革考试考核方法。学科内的综合与学科间的交叉将更加强烈力学课程的贯通、渗透与综合。学科间的交叉。老师在教学过程中要引导思维；不要代替思维；更不要窒息思维。同学在学习过程中要积极思维；不要被动思维；更不要拒绝思维。工程力学研究对象力学是研究物体宏观机械运动的学科机械运动－物体空间位置的改变；物体的运动和变形；气体和流体的流动。自然界以及工程技术过程都包含机械运动。工程力学研究自然界以及各种工程中机械运动的最普遍、最基本的规律，以指导人们认识自然界，正确从事工程技术工作。工程力学研究的两大类机械运动：研究物体的运动，研究作用在物体上的力与运动之间的关系；研究物体的变形，研究作用在物体上的力与变形之间的关系。两类问题互相交叉、渗透和融合研究运动物体变形时，必须首先分析运动；研究某些运动（例如振动）问题时也必须考虑变形。工程力学研究模型模型实际物体的合理抽象与简化;实际工作状态的合理抽象与简化;实际问题的合理抽象与简化。物体模型－质点与质点系统当所研究的物体运动范围远远超过其本身的几何尺寸时，物体的形状和大小对运动的影响很小，这时可以将其抽象为只有质量而无体积的质点。例如：研究卫星运动轨道时,卫星可视为质点；但研究卫星姿态控制时，则不能视为质点。工作状态的模型－刚体与变形体研究运动时忽略极小的变形－刚体;研究物体的变形和内部受力规律时，则必须考虑变形－变形体问题模型-视所研究的问题性质而定例如，船舶设计中，船体各部分涉及的问题一般各不相同。但在总体设计中可将巨浪中的船体视为两个浪峰上的梁。工程力学研究方法理论分析方法－20世纪初，探索新设计、新结构。实验方法－具体设计的实验验证大型结构实验室飞机静载试验－现代计算技术与计算机应用。计算机方法汽车碰撞碰撞时气囊与人的相互作用豪华游艇战斗机的振动模态分析飞鸟与空中客车机翼相撞运动中的乒乓球尾流人造骨骼橡胶轮胎轮胎与轮毂天文望远镜桁架钢结构接头齿轮啮合“工程力学走过了从工程设计的辅助手段到中心主要手段，不是唱配角而是唱主角了。”钱学森1997年9月谢谢大家返回主目录返回本章第一页