上海交通大學(xué)-理論力學(xué)-緒論.ppt

1、理論力學(xué)CAI,1,朱 本 華 簡 介,上海交通大學(xué)副教授，1978年畢業(yè)于上海交通大學(xué)船舶制造系，1985年結(jié)業(yè)于同濟大學(xué)固體力學(xué)助教班。,現(xiàn)任 工程力學(xué)系 副系主任 力學(xué)博士后流動站主管,學(xué)術(shù)兼職 中國力學(xué)學(xué)會科普工作委員會常委 華東基礎(chǔ)力學(xué)與工程應(yīng)用協(xié)會常務(wù)理事,主講課程 一、理論力學(xué) 二、高等動力學(xué) 三、分析動力學(xué),曾獲全國優(yōu)秀力學(xué)教師、99 年寶鋼教學(xué)基金優(yōu)秀教師獎、上海交通大學(xué)吳紹麟、春蘭優(yōu)秀教師獎、教學(xué)成果獎等十多項獎勵。,理論力學(xué)CAI 版權(quán)所有, 2003(c) 上海交通大學(xué)工程力學(xué)系,2020年10月9日,理論力學(xué)CAI,3,前言 力學(xué)是一門基礎(chǔ)學(xué)科，它同數(shù)、理、化、天、地

2、、生并列為七大基礎(chǔ)學(xué)科之一。力學(xué)的應(yīng)用范圍十分廣泛，它又屬于技術(shù)科學(xué)，它植根于國民經(jīng)濟的各個產(chǎn)業(yè)門類。哪里有技術(shù)難題，幾乎那里就有力學(xué)難題。 20世紀(jì)，產(chǎn)生的許多高新技術(shù)，航天、航空、高層建筑、大型空間結(jié)構(gòu)、巨型輪船、大跨度與新型橋梁（如吊橋、斜拉橋）、海洋平臺、精密機械、機器人、高速列車、海底隧道等都是在力學(xué)指導(dǎo)下實現(xiàn)的。,2020年10月9日,理論力學(xué)CAI,4,航天器的對接,2020年10月9日,理論力學(xué)CAI,5,神舟一號飛船太陽能帆板的展開,2020年10月9日,理論力學(xué)CAI,6,樓 高 420.5m 共 88 層,浦 東 開 發(fā) 區(qū),2020年10月9日,理論力學(xué)CAI,7,20

3、20年10月9日,理論力學(xué)CAI,8,陸家嘴金融區(qū),2020年10月9日,理論力學(xué)CAI,9,建設(shè)中的昆明世博園演藝廣場頂篷,2020年10月9日,理論力學(xué)CAI,10,2020年10月9日,理論力學(xué)CAI,11,大型水利工程設(shè)施,長江三峽工程,2020年10月9日,理論力學(xué)CAI,12,2020年10月9日,理論力學(xué)CAI,13,2020年10月9日,理論力學(xué)CAI,14,2020年10月9日,理論力學(xué)CAI,15,2020年10月9日,理論力學(xué)CAI,16,盧浦大橋,2020年10月9日,理論力學(xué)CAI,17,美國的Tacoma 大橋，中央跨距853米。在19m/s的小風(fēng)下整體塌毀。,20

4、20年10月9日,理論力學(xué)CAI,18,2020年10月9日,理論力學(xué)CAI,19,高速列車,2020年10月9日,理論力學(xué)CAI,20,2020年10月9日,理論力學(xué)CAI,21,2020年10月9日,理論力學(xué)CAI,22,2020年10月9日,理論力學(xué)CAI,23,20世紀(jì)，也產(chǎn)生了在許多其他基礎(chǔ)學(xué)科指導(dǎo)下形成的高技術(shù)，如半導(dǎo)體，電子計算機，核工程等。表面上，與力學(xué)搭不上鉤的高技術(shù)，也總是碰到力學(xué)難題在卡脖子電子計算機，小型微型化是它的一個重要趨向，但是當(dāng)計算機芯片愈來愈小時，體積內(nèi)的存儲器數(shù)以百萬計，這就產(chǎn)生了由于電流生熱而導(dǎo)致的熱應(yīng)力的力學(xué)問題往往使器件損壞。在通訊中有架設(shè)通訊網(wǎng)絡(luò)以及

5、高性能天線的力學(xué)問題，設(shè)計與生產(chǎn)光盤與硬盤等存儲設(shè)備中，需要有高精密定位等等。,2020年10月9日,理論力學(xué)CAI,24,2020年10月9日,理論力學(xué)CAI,25,核電站的熱核反應(yīng)堆,2020年10月9日,理論力學(xué)CAI,26,計算機硬盤驅(qū)動器,2020年10月9日,理論力學(xué)CAI,27,2020年10月9日,理論力學(xué)CAI,28,力學(xué)是自然科學(xué)中精確化最早的學(xué)科。力學(xué)發(fā)展中最早與數(shù)學(xué)建立起密不可分的聯(lián)系。歷史上最偉大的力學(xué)家，也同時是偉大的數(shù)學(xué)家。將實際問題經(jīng)過模式化轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)問題求解再回到實際，所形成的方法論，深深地影響著整個自然科學(xué)，它的要點是給定系統(tǒng)發(fā)展所必須遵從的規(guī)律及初始狀態(tài)，

6、去追蹤系統(tǒng)的發(fā)展。,2020年10月9日,理論力學(xué)CAI,29,古希臘阿基米德(公元前287212)著的論比重 就奠定了靜力學(xué)基礎(chǔ)。 波蘭的哥白尼(14731543)創(chuàng)立宇宙“日心說”。 德國的開普勒(15711630)提出行星運動三定律。 意大利的伽利略(15641642)自由落體規(guī)律、 慣性定律及加速度的概念。,2020年10月9日,理論力學(xué)CAI,30,英國偉大科學(xué)家牛頓(16431727)在1687年版的自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理一書中提出了制約物質(zhì)宏觀機械運動的基本規(guī)律，即萬有引力定律和動力學(xué)基本定律。奠定了牛頓力學(xué)的基礎(chǔ)。,2020年10月9日,理論力學(xué)CAI,31,瑞士的伯努利(1667

7、1748)虛位移原理。 瑞士的歐拉(17071783)著出力學(xué)用微分方程研究。 法國達朗伯(17171785)名著動力學(xué)專論達朗伯原理。 法國拉格朗日(17361813)提出第二類拉格朗日方程。,2020年10月9日,理論力學(xué)CAI,32,機械運動： 是物體在空間的位置隨時間的變化。,理論力學(xué)： 是研究物體機械運動一般規(guī)律的一門學(xué)科。,2020年10月9日,理論力學(xué)CAI,33,1. 理論力學(xué)是一門理論性較強的技術(shù)基礎(chǔ)課,2. 理論力學(xué)是很多專業(yè)課程的重要基礎(chǔ),例如：材料力學(xué)、機械原理、結(jié)構(gòu)力學(xué)、流體力學(xué) 、機械振動等一系列后續(xù)課程的重要基礎(chǔ)。,2020年10月9日,理論力學(xué)CAI,34,力學(xué)模型 實際工程問題的合理抽象與簡化;,實際工程對象的合理抽象與簡化。,質(zhì)點、質(zhì)點系、剛體、剛體系。,2020年10月9日,理論力學(xué)CAI,35,研 究飛機的運動軌跡時，飛機可視為質(zhì)點。,2020年10月9日,理論力學(xué)CAI,36,研究衛(wèi)星運動軌道時,衛(wèi)星可視為質(zhì)點；但研究衛(wèi)星 姿態(tài)控制時，則視為剛體。,2020年10月9日,理論力學(xué)CAI,37,理論力學(xué)的研究方法,是從實踐出發(fā)，經(jīng)過抽象