工程力学概论试卷

2013—2014学年第1学期。

工程力学概论》试卷。

专业班级建筑学12-1

姓名李天玮。

学号 12066102

开课系室工程力学系 __

考试日期 2013.12.30

一、简单介绍工程力学发展史。

人类对力学的一些基本原理的认识，一直可以追溯到史前时代。在中国古代及古希腊的著作中，已有关于力学的叙述。但在中世纪以前的建筑物是靠经验建造的。

2024年3月出版的伽利略的著作《关于两门新科学的谈话和数学证明》被认为是世界上第一本材料力学著作，但他对于梁内应力分布的研究还是很不成熟的。c.-l.

-m.-h.纳维于 2024年提出了关于梁的强度及挠度的完整解法。

2024年5月14日，纳维在巴黎科学院宣读的**《在一物体的表面及其内部各点均应成立的平衡及运动的一般方程式》被认为是弹性理论的创始。其后，2024年圣维南又发表了关于塑性理论的**。

水力学也是一门古老的学科。早在中国春秋战国时期(公元前5～前4世纪)，墨翟就在《墨经》中叙述过物体所受浮力与其排开的液体体积之间的关系。l.

欧拉提出了理想流体的运动方程式。物体流变学是研究较广义的力**动的一个新学科。2024年，美国的宾厄姆倡议设立流变学学会，这门学科才受到了普遍的重视。

土力学在20世纪初期即逐渐形成，并在40年代以后获得了迅速发展。在其形成以及发展的初期，k.泰尔扎吉（一译太沙基）起了重要作用。

岩体力学是一门年轻的学科，20世纪50年代开始组织专题学术讨论，其后并已由对具有不连续面的硬岩性质的研究扩展到对软岩性质的研究。岩体力学是以工程力学与工程地质学两门学科的融合而发展的。

从17世纪到20世纪前半期，连续体力学的特点是研究各个物体的性质，如梁的刚度与强度，柱的稳定性，变形与力的关系，弹性模量，粘性模量等。这一时期的连续体力学是从宏观的角度，通过实验分析与理论分析，研究物体的各种性质。它是由质点力学的定律推广到连续体力学的定律，因而自然也出现一些矛盾。

于是，基于20世纪前半期物理学的进展并以现代数学（如张量、元、群、泛函、模、希尔伯特空间等）为基础，出现了一门新的学科──理性力学。2024年，m.赖纳提出了关于粘性流体分析的**，2024年，里夫林提出了关于弹性固体分析的**，逐步奠定了所谓理性连续体力学的新体系。

随着结构工程技术的进步，工程学家也同力学家和数学家一样对工程力学的进步做出了贡献。如在桁架发展的初期并没有分析方法，到2024年，美国的桥梁工程师s.惠普尔才发表了正确的桁架分析方法。

电子计算机的应用，现代化实验设备的使用，新型材料的研究，新的施工技术和现代数学的应用等，促使工程力学日新月异地发展。

二、分别介绍三位国外和二位国内力学家（重点是对力学的贡献）。

国外力学家：

1.著名的美国工程力学家冯·卡门（1881 - 1963）出生在匈牙利的布达佩斯，。他对人类最大的贡献是开创了数学、力学在航空、航天和其它工程技术领域的应用，为近代力学的发展奠定了基础，航空学和宇航学上一些最光辉的理论、概念以他的名字来命名。

2024年卡门对流动的流体在圆柱体后留下的两排周期性旋涡进行了深入的研究，在理论上对这种旋涡做出了精辟的分析。这就是著名的卡门旋涡。（历史上的今天卡门创建了美国航空科学学院，并把这所学院建设成了当时流体力学的研究中心和培训基地。

冯·卡门则培育出大批杰出的人才。他的学生遍及五大洲，人们称之为“卡门科班”。他们中间包括今天肩负着全世界外层空间技术领导工作的科学家和工程师。

卡门支持他的学生对火箭推进技术进行研究并和马利纳第一次证明能够设计出稳定持久燃烧的固体火箭发动机。卡门对人类今天的生活的影响比当代任何一位科学家或工程师都大。正是他精心创造的那些环节，将人类征服天空的科学成就有机地联接成一根长链，由于他的努力，时速3000公里的喷气式飞机、射程1200公里的导弹和星际火箭才成为当今的现实。

2.牛顿，英国物理学家，2024年12月25日生于林肯郡伍尔索普村的一个农民家庭．12岁他在格兰撒姆的公立学校读书时，就表现了对实验和机械发明的兴趣，自己动手制作了水钟、风磨和日晷等．2024年，牛顿就读于剑桥大学的三一学院，成了一名优秀学生．2024年，年仅27岁，就担任了剑桥的数学教授．2024年当选为英国皇家学会会员．1685～2024年，在天文学家哈雷的鼓励和赞助下，牛顿发表了著名的《自然哲学的数学原理》，完成了具有历史意义的发现——运动定律和万有引力定律，对近代自然科学的发展，作出了重大贡献．2024年，当选为英国皇家学会会长．2024年3月27日，逝世于伦敦郊外的一个小村落里．牛顿不仅对于力学，在其他方面也有很大贡献．在数学方面，他发现了二项式定理，创立了微积分学；在光学方面，进行了太阳光的色散实验，证明了白光是由单色光复合而成的，研究了颜色的理论，还发明了反射望远镜。

3.阿尔伯特·爱因斯坦，出生在德国的一个犹太人家庭。世界十大杰出物理学家之一，现代物理学的开山鼻祖、集大成者和奠基人，同时也是一位著名的思想家和哲学家。

爱因斯坦2024年毕业于苏黎世联邦理工学院，入瑞士国籍(原德国人）。2024年获苏黎世大学哲学博士学位。曾在伯尔尼专利局任职，在苏黎世工业大学、布拉格德意志担任大学教授。

2024年返德国，任柏林威廉皇帝物理研究所所长和柏林洪堡大学教授，并当选为普鲁士皇家科学院院士。2024年爱因斯坦在英国期间，被格拉斯哥大学授予荣誉法学博士学位。因受纳粹政权**，迁居美国，任普林斯顿高级研究所教授。

从事理论物理研究，2024年入美国国籍。

国内力学家：

钱伟长，江苏无锡人，民盟成员，加拿大多伦多大学应用数学系毕业，博士，研究员，教授，中国力学家，应用数学家，教育家，中国科学院院士，上海大学校长，南京航空航天大学名誉校长，耀华中学名誉校长。钱伟长教授是我国近代力学的奠基人之一，擅长于应用数学、力学、物理学、中文信息学等。现已出版有《圆薄板大扰度问题》、《弹性力学》、《变元法和有限元》、《穿甲力学》、《广义变分原理》、《应用数学》等学术专著20余部，在国内外发表的学术**200余篇。

他在科学理论和工程技术上都有许多开创性的成就，主要学术贡献是板壳非线性内禀统一理论，板壳大扰度问题的摄动解和奇异摄动解，广义变分原理，环壳解析解和汉字宏观字形编码（钱码）等。

钱学森，浙江省杭州市人，中国共产党优秀党员、忠诚的共产主义战士、享誉海内外的杰出科学家和中国航天事业的奠基人，中国两弹一星功勋奖章获得者之一。曾任美国麻省理工学院教授、加州理工学院教授，曾担任中国人民政治协商会议第。

六、七、八届全国委员会副主席、中国科学技术协会名誉主席、全国政协副主席等重要职务。2024年在美国获博士学位，2024年开始争取回归祖国，受到美国****，历经5年于2024年才回到祖国。2024年起，钱学森长期担任火箭导弹和航天器研制的技术领导职务，为中国火箭和导弹技术的发展提出了极为重要的实施方案。

三、奇怪的独木桥。

一位游客在某处发现有座独木桥，上面写着：禁止独自一人过桥。他发现当地居民的确都是成双结队并且好像以某种相互配合的方式过桥。

他觉得很奇怪，为什么2个人可以过桥而1个人却不能。等周围没有其它人时他想独自试试，结果没走到半程，就把独木桥压断了而掉入水中。

根据事后他的调查，小河宽4米，独木桥长6米，如图1所示横跨在小河上。独木桥采用当地的轻质木材做成，等截面，允许最大弯矩为。

为方便假设每人的体重均为800n，而独木桥的重量不计，并将桥简化成图2的力学模型。请你分析一下：

1）本问题与力学中的什么内容有关系？

2）如果一个人想过桥，最多能走多远？

3）当地居民过桥时两人需要进行配合，你认为两人应如何配合才能安全过桥？

图1 奇怪的独木桥。

图1独木桥力学模型。

解：（1）本问题与力学中的梁的强度问题有关。

（2）对结构进行受力分析，设一个人可以走xm.

解得。故一个人最多可走1 m.

3）一个人站在距离b 4/3m处，另一个人过桥走到距离a4/3处，第一个人开始过桥。

四、请你仿照第三题，自己选择一个问题，并进行相应的分析和求解。

工程力学概论试卷

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工程力学试卷B答案

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