【2017年整理】结构力学读书报告

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1、 姓名：图尔荪江斯拉吉 学号：1083310402 理论力学、材料力学以及结构力学的关系摘要 通过学习一个学期的结构力学课程对结构力学分析及计算有了一定的基础。为了更好的巩固对结构力学的知识，全面加强力学计算的能力进而为了准确计算实际工程中遇到的各种问题我觉得很有必要认识清楚结构力学、理论力学以及材料力学的联系及区别。引言 为了深刻认识三大力学之间的关系先要对各个力学的基本意义、研究方向、研究任务、发展简史及现在工程应用当中的不可忽视的作用进行进一步研究正文 一 ， 三大力学的基本定义：理论力学：理论力学是机械运动及物体间相互机械作用的一般规律的学科，也称经典力学。是力学的一部分，也是大部分工

2、程技术科学理论力学的基础。其理论基础是牛顿运动定律，故又称牛顿力学。20世纪初建立起来的量子力学和相对论，表明牛顿力学所表述的是相对论力学在物体速度远小于光速时的极限情况，也是量子力学在量子数为无限大时的极限情况。对于速度远小于光速的宏观物体的运动，包括超音速喷气飞机及宇宙飞行器的运动，都可以用经典力学进行分析。材料力学：研 究 材 料 在 各 种 外 力 作 用 下 产 生 的 应 变 、 应 力 、 强 度、 刚 度 和 导 致 各 种 材 料 破 坏 的 极 限 。 材 料 力 学 是 所 有 工 科 学 生 必 修 的学 科 ， 是 设 计 工 业 设 施 必 须 掌 握 的 知 识

3、。 学 习 材 料 力 学 一 般 要 求 学 生先 修 高 等 数 学 和 理 论 力 学 。结 构 力 学 ： 结 构 力 学 是 固 体 力 学 的 一 个 分 支 ， 它 主 要 研 究 工 程 结构 受 力 和 传 力 的 规 律 ， 以 及 如 何 进 行 结 构 优 化 的 学 科 。 所 谓 工 程 结 构是 指 能 够 承 受 和 传 递 外 载 荷 的 系 统 ， 包 括 杆 、 板 、 壳 以 及 它 们 的 组 合体 ， 如 飞 机 机 身 和 机 翼 、 桥 梁 、 屋 架 和 承 力 墙 等 。二 ， 研 究 方 向 ：理 论 力 学 ： 理 论 力 学 主 要 研

4、 究 刚 体 系 的 平 衡 条 件 和 运 动 的 基 本 规律 。 它 的 研 究 对 象 是刚体，与物体形变无关，主要是单纯的力与力，力与物体之间的关系，是承上启下的一门力学基础课。同 时 理 论 力 学是 一 门 理 论 性 较 强 的 技 术 基 础 课 ， 随 着 科 学 技 术 的 发 展 ， 工 程 专 业 中许 多 课 程 均 以 理 论 力 学 为 基 础 。 理 论 力 学 遵 循 正 确 的 认 识 规 律 进 行 研 究 和 发 展 。 人 们 通 过 观 察 生活 和 生 产 实 践 中 的 各 种 现 象 ， 进 行 多 次 的 科 学 试 验 ， 经 过 分 析

5、 、 综 合和 归 纳 ， 总 结 出 力 学 的 最 基 本 的 理 论 规 律 。材 料 力 学 ： 材料力学主要是研究单个材料的力学性能，形变与力的关系。它主要研究单根杆件的强度、刚度、和稳定性。结构力学:结构力学的研究对象主要是杆件结构。三，研究任务理论力学：理论力学是研究物体机械运动一般规律的科学。理 论力 学 所 研 究 的 对 象 （ 即 所 采 用 的 力 学 模 型 ） 为 质 点 或 质 点 系 时 ， 称 为质 点 力 学 或 质 点 系 力 学 ； 如 为 刚 体 时 ， 称 为 刚 体 力 学 。 因 所 研 究 问 题的 不 同 ， 理 论 力 学 又 可 分 为

6、静 力 学 、 运 动 学 和 动 力 学 三 部 分 。 静 力 学 研 究 物 体 在 力 作 用 下 处 于 平 衡 的 规 律 。 运 动 学 研 究 物 体 运动 的 几 何 性 质 。 动 力 学 研 究 物 体 在 力 作 用 下 的 运 动 规 律 。 理 论 力 学 的 重 要 分 支 有 振 动 理 论 、 运 动 稳 定 性 理 论 、 陀 螺 仪 理 论、 变 质 量 体 力 学 、 刚 体 系 统 动 力 学 、 自 动 控 制 理 论 等 。 这 些 内 容 ， 有时 总 称 为 一 般 力 学 。 理 论 力 学 与 许 多 技 术 学 科 直 接 有 关 ， 如

7、 水 力 学 、 材 料 力 学 、 结 构力 学 、 机 器 与 机 构 理 论 、 外 弹 道 学 、 飞 行 力 学 等 ， 是 这 些 学 科 的 基 础。材料力学：研 究 材 料 在 外 力 作 用 下 破 坏 的 规 律 、 为 受 力 构 件 提 供强 度 ， 刚 度 和 稳 定 性 计 算 的 理 论 基 础 条 件 、 解 决 结 构 设 计 安 全 可 靠 与经 济 合 理 的 矛 盾 。 材 料 力 学 基 本 假 设 1 连 续 性 假 设 组 成 固 体 的 物 质 内 毫 无 空 隙 地 充 满 了 固 体 的 体 积 。 2均 匀 性 假 设 在 固 体 内 任

8、何 部 分 力 学 性 能 完 全 一 样 3 各 向 同 性 假 设 材 料 沿 各 个 不 同 方 向 力 学 性 能 均 相 同 4 小 变 形 假 设 变 形 远 小 于 构 件 尺 寸 ， 便 于 用 变 形 前 的 尺 寸 和 几 何 形 状 进 行 计 算 研 究内 容 在 人 们 运 用 材 料 进 行 建 筑 、 工 业 生 产 的 过 程 中 ， 需 要 对 材 料 的 实际 承 受 能 力 和 内 部 变 化 进 行 研 究 ， 这 就 催 生 了 材 料 力 学 。 运 用 材 料 力学 知 识 可 以 分 析 材 料 的 强 度 、 刚 度 和 稳 定 性 。 材 料

9、 力 学 还 用 于 机 械 设计 使 材 料 在 相 同 的 强 度 下 可 以 减 少 材 料 用 量 ， 优 化 机 构 设 计 ， 以 达 到降 低 成 本 、 减 轻 重 量 等 目 的 。 在 材 料 力 学 中 ， 将 研 究 对 象 被 看 作 均 匀、 连 续 且 具 有 各 向 同 性 的 线 性 弹 性 物 体 。 但 在 实 际 研 究 中 不 可 能 会 有符 合 这 些 条 件 的 材 料 ， 所 以 须 要 各 种 理 论 与 实 际 方 法 对 材 料 进 行 实 验比 较 。 材 料 在 机 构 中 会 受 到 拉 伸 、 压 缩 、 弯 曲 、 扭 转 及

10、其 组 合 等 变 形。 根 据 胡 克 定 律 ， 在 弹 性 限 度 内 ， 物 体 的 应 力 与 应 变 成 线 性 关 系 。结 构 力 学 ： 研 究 在 工 程 结 构 在 外 载 荷 作 用 下 的 应 力 、 应 变 和 位 移等 的 规 律 ； 分 析 不 同 形 式 和 不 同 材 料 的 工 程 结 构 ， 为 工 程 设 计 提 供 分析 方 法 和 计 算 公 式 ； 确 定 工 程 结 构 承 受 和 传 递 外 力 的 能 力 ； 研 究 和 发展 新 型 工 程 结 构 。 观 察 自 然 界 中 的 天 然 结 构 ， 如 植 物 的 根 、 茎 和 叶 ，

11、 动 物 的 骨 骼 ，蛋 类 的 外 壳 ， 可 以 发 现 它 们 的 强 度 和 刚 度 不 仅 与 材 料 有 关 ， 而 且 和 它们 的 造 型 有 密 切 的 关 系 ， 很 多 工 程 结 构 就 是 受 到 天 然 结 构 的 启 发 而 创制 出 来 的 。 结 构 设 计 不 仅 要 考 虑 结 构 的 强 度 和 刚 度 ， 还 要 做 到 用 料 省、 重 量 轻 减 轻 重 量 对 某 些 工 程 尤 为 重 要 ， 如 减 轻 飞 机 的 重 量 就 可 以使 飞 机 航 程 远 、 上 升 快 、 速 度 大 、 能 耗 低 。 从 他 们 的 研 究 方 向

12、和 研 究对 象 容 易 看 出 材料力学主要是从理论力学的静力学发展而来，因为刚体是不会变形的，材料力学就是研究物体在发生形变以后的一些问题，比如说刚度，强度，稳定性等等。理论力学无法解答超静定问题，但是在材料力学中可以根据变形协调方程或者一些边界约束条件可以解答超静定问题，这是材料力学比理论力学更丰富的地方。而且材料力学在解释实际生活中的问题时时把问题工程化。另外动载荷和疲劳失效问题材料力学中也有涉及但不是重点。而理论力学和材料力学不能解决的问题结构力学有效的解决了。结构力学就更加深化了，研究的是各种杆件的组合结构，扩展到了空间，各加复杂化，实际化。四 ， 发 展 简 史理 论 力 学 ：

13、 力 学 是 最 古 老 的 科 学 之 一 ， 它 是 社 会 生 产 和 科 学 实 践长 期 发 展 的 结 果 。 随 着 古 代 建 筑 技 术 的 发 展 ， 简 单 机 械 的 应 用 ， 静 力学 逐 渐 发 展 完 善 。 公 元 前 5 前 4世 纪 ， 在 中 国 的 墨 经 中 已 有 关于 水 力 学 的 叙 述 。 古 希 腊 的 数 学 家 阿 基 米 德 （ 公 元 前 3世 纪 ） 提 出 了杠 杆 平 衡 公 式 （ 限 于 平 行 力 ） 及 重 心 公 式 ， 奠 定 了 静 力 学 基 础 。 荷 兰学 者 S.斯 蒂 文 （ 16世 纪 ） 解 决

14、了 非 平 行 力 情 况 下 的 杠 杆 问 题 ， 发 现了 力 的 平 行 四 边 形 法 则 。 他 还 提 出 了 著 名 的 “黄 金 定 则 ”， 是 虚 位 移原 理 的 萌 芽 。 这 一 原 理 的 现 代 提 法 是 瑞 士 学 者 约 翰 第 一 伯 努 利 于 1717年 提 出 的 。 动 力 学 的 科 学 基 础 以 及 整 个 力 学 的 奠 定 时 期 在 17世 纪 。 意 大 利 物理 学 家 伽 利 略 创 立 了 惯 性 定 律 ， 首 次 提 出 了 加 速 度 的 概 念 。 他 应 用 了运 动 的 合 成 原 理 ， 与 静 力 学 中 力

15、的 平 行 四 边 形 法 则 相 对 应 ， 并 把 力 学建 立 在 科 学 实 验 的 基 础 上 。 英 国 物 理 学 家 牛 顿 推 广 了 力 的 概 念 ， 引 入了 质 量 的 概 念 ， 总 结 出 了 机 械 运 动 的 三 定 律 (1687年 )， 奠 定 了 经 典力 学 的 基 础 。 他 发 现 的 万 有 引 力 定 律 ， 是 天 体 力 学 的 基 础 。 以 牛 顿 和德 国 人 G.W.莱 布 尼 兹 所 发 明 的 微 积 分 为 工 具 ， 瑞 士 数 学 家 L.欧 拉 系统 地 研 究 了 质 点 动 力 学 问 题 ， 并 奠 定 了 刚 体

16、 力 学 的 基 础 。材 料 力 学 ： 独 立 学 科 的 标 志 及 杆 件 的 拉 伸 问 题 通 常 认 为 ， 意 大 利 科 学 家 伽 利 略 关 于 力 学 和 局 部 运 动 的 两 门 新科 学 的 对 话 和 数 学 证 明 书 的 发 表 （ 1638年 ） 是 材 料 力 学 开 始 形 成 一 门 独 立 学 科 的 标 志 。 在该 书 中 这 位 科 学 巨 匠 尝 试 用 科 学 的 解 析 方 法 确 定 构 件 的 尺 寸 ， 讨 论 的第 问 题 是 直 杆 轴 向 拉 伸 问 题 ， 得 到 承 载 能 力 与 横 截 面 积 成 正 比 而 与 长 度无 关 的 正 确 结 论 。 梁 的 弯 曲 问 题 在 关 于 力 学 和 局 部 运 动 的 两 门 新 科 学 的 对 话 和 数 学 证 明 一 书中 ， 伽 利 略 讨 论 的 第 二 个 问 题 是 梁 的 弯 曲