Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,*,*,*,材料力学,刘鸿文主编(第4版)教育出版社,目录,1,材料力学目录1,第一章,绪 论,目录,2,第一章 目录2,第一章 绪论,1.1 材料力学的任务,1.2 变形固体的基本假设,1.3 外力及其分类,1.4 内力、截面法及应力的概念,1.5 变形与应变,1.6 杆件变形的基本形式,目录,3,第一章 绪论1.1 材料力学的任务目录3,1.1 材料力学的任务,传统具有柱、梁、檩、椽的木制房屋结构,古代建筑结构,目录,建于隋代（605年）的河北赵州桥桥长64.4米，跨径37.02米，用石2800吨,一、材料力学与工程应用,4,1.1 材料力学的任务 传统具有柱、梁、檩、椽的木制房屋结,古代建筑结构,建于辽代（1056年）的山西应县佛宫寺释迦塔,塔高9层共67.31米，用木材7400吨,900多年来历经数次地震不倒，现存唯一木塔,目录,1.1 材料力学的任务,5,古代建筑结构建于辽代（1056年）的山西应县佛宫寺释迦塔塔高,四川彩虹桥坍塌,目录,1.1 材料力学的任务,6,四川彩虹桥坍塌目录1.1 材料力学的任务6,美国纽约马尔克大桥坍塌,比萨斜塔,1.1 材料力学的任务,7,美国纽约马尔克大桥坍塌比萨斜塔1.1 材料力学的任务7,目录,1.1 材料力学的任务,1、构件：工程结构或机械的每一组成部分。（例如：行车结构中的横梁、吊索等）,理论力学研究刚体，研究力与运动的关系。,材料力学研究变形体，研究力与变形的关系。,二、基本概念,2、变形：在外力作用下，固体内各点相对位置的改变。(宏观上看就是物体尺寸和形状的改变）,8,目录1.1 材料力学的任务1、构件：工程结构或机械的每一组,3、内力：构件内由于发生变形而产生的相互作用力。（内力随外力的增大而增大）,强度：在载荷作用下，构件抵抗破坏的能力。,刚度：在载荷作用下，构件抵抗变形的能力。,塑性变形(残余变形)外力解除后不能消失,弹性变形 随外力解除而消失,1.1 材料力学的任务,目录,9,3、内力：构件内由于发生变形而产生的相互作用力。（内力随外力,1.1 材料力学的任务,4、稳定性：,在载荷作用下，构件保持原有平衡状态的能力。,强度、刚度、稳定性是衡量构件承载能力的三个方面，材料力学就是研究构件承载能力的一门科学。,目录,10,1.1 材料力学的任务4、稳定性：强度、刚度、稳,研究构件的强度、刚度和稳定性,还需要了解材料的力学性能。因此在进行理论分析的基础上，实验研究是完成材料力学的任务所必需的途径和手段。,目录,1.1 材料力学的任务,材料力学的任务就是在满足强度、刚度和稳定性的要求下，为设计既经济又安全的构件，提供必要的理论基础和计算方法。,三、材料力学的任务,若：构件横截面尺寸不足或形状,不合理,或材料选用不当,_ 不满足上述要求,不能保证安全工作.,若：不恰当地加大横截面尺寸或,选用优质材料,_ 增加成本,造成浪费,均不可取,11,研究构件的强度、刚度和稳定性,还需要了解材料的力学性能。,构件的分类：杆件、板壳*、块体*,1.1 材料力学的任务,材料力学主要研究杆件,等截面直杆,等直杆,四、材料力学的研究对象,直杆 轴线为直线的杆,曲杆 轴线为曲线的杆,等截面杆,横截面的大小,形状不变的杆,变截面杆,横截面的大小,或形状变化的杆,目录,12,构件的分类：杆件、板壳*、块体*1.1 材料力学的任务材料,1.2 变形固体的基本假设,1、连续性假设：,认为整个物体体积内毫无空隙地充满物质,在外力作用下，一切固体都将发生变形，故称为变形固体。在材料力学中，对变形固体作如下假设：,目录,灰口铸铁的显微组织,球墨铸铁的显微组织,13,1.2 变形固体的基本假设1、连续性假设：在外力作,2、均匀性假设：,认为物体内的任何部分，其力学性能相同,1.2 变形固体的基本假设,普通钢材的显微组织,优质钢材的显微组织,目录,14,2、均匀性假设：1.2 变形固体的基本假设普通钢材的显微组,1.2 变形固体的基本假设,A,B,C,F,1,2,如右图，远小于构件的最小尺寸，所以通过节点平衡求各杆内力时，把支架的变形略去不计。计算得到很大的简化。,4、小变形与线弹性范围,3、各向同性假设：,认为在物体内各个不同方向的力学性能相同,（沿不同方向力学性能不同的材料称为各向异性材料。如木材、胶合板、纤维增强材料等）,认为构件的变形极其微小，,比构件本身尺寸要小得多。,目录,15,1.2 变形固体的基本假设ABCF12 如右图，,1.3 外力及其分类,外力：来自构件外部的力（载荷、约束反力）,按外力作用的方式分类,体积力：连续分布于物体内部各点,的力。如重力和惯性力,表面力：,连续分布于物体表面上的力。如油缸内壁的压力，水坝受到的水压力等均为分布力,若外力作用面积远小于物体表面的尺寸，可作为作用于一点的集中力。如火车轮对钢轨的压力等,分布力：,集中力：,目录,16,1.3 外力及其分类外力：来自构件外部的力（载荷、约束反力,按外力与时间的关系分类,载荷缓慢地由零增加到某一定值后，就保持不变或变动很不显著，称为静载。,静载：,动载：,载荷随时间而变化。,如交变载荷和冲击载荷,1.3 外力及其分类,交变载荷,冲击载荷,目录,17,按外力与时间的关系分类载荷缓慢地由零增加到某一定值后，就保持,内力：外力作用引起构件内部的附加相互作用力。,求内力的方法 截面法,目录,1.4 内力、截面法和应力的概念,(1)假想沿m-m横截面将,杆切开,(2)留下左半段或右半段,(3)将弃去部分对留下部,分的作用用内力代替,(4)对留下部分写平衡方,程，求出内力的值。,18,内力：外力作用引起构件内部的附加相互作用力。求内力的方法,FS,M,F,F,a,a,目录,1.4 内力、截面法和应力的概念,例如,19,FSMFFaa目录1.4 内力、截面法和应力的概念例如19,例 1.1 钻床,求：截面m-m上的内力。,用截面m-m将钻床截为两部分，取上半部分为研究对象，,解：,受力如图：,1.4 内力、截面法和应力的概念,列平衡方程:,目录,FN,M,20,例 1.1 钻床求：截面m-m上的内力。用截面m-m将钻床截,目录,1.4 内力、截面法和应力的概念,为了表示内力在一点处的强度，引入内力集度,即应力的概念。,平均应力,C点的应力,应力是矢量，通常分解为,正应力,切应力,应力的国际单位为 Pa（帕斯卡）,1Pa=1N/m2,1kPa=103N/m2,1MPa=106N/m2,1GPa=109N/m2,21,目录1.4 内力、截面法和应力的概念为了表示内力在一点处的,1.5 变形与应变,1.位移,刚性位移；,M,M,MM,变形位移。,2.变形,物体内任意两点的相对位置发生变化。,取一微正六面体,两种基本变形：,线变形,线段长度的变化,D,x,D,x+,D,s,x,y,o,g,M,M,L,N,L,N,角变形,线段间夹角的变化,目录,22,1.5 变形与应变1.位移刚性位移；MMMM变形位移。,3.应变,x方向的平均应变：,正应变（线应变）,1.5 变形与应变,D,x,D,x+,D,s,x,y,o,g,M,M,L,N,L,N,M点处沿x方向的应变：,切应变（角应变）,类似地，可以定义,M点在xy平面内的切应变为：,均为无量纲的量。,目录,23,3.应变x方向的平均应变：正应变（线应变）1.5 变形,1.5 变形与应变,例 1.2,已知：薄板的两条边,固定，变形后ab,ad,仍为直线。,解：,250,200,a,d,c,b,a,0.025,g,ab,ad,两边夹角的变化：,即为切应变,。,目录,求：ab 边的m 和 ab、ad 两边夹角的变化。,24,1.5 变形与应变例 1.2已知：薄板的两条边解：2502,拉压变形,拉伸（压缩）、剪切、扭转、弯曲,剪切变形,杆件的基本变形：,目录,1.6 杆件变形的基本形式,25,拉压变形拉伸（压缩）、剪切、扭转、弯曲剪切变形杆件的基本变形,扭转变形,弯曲变形,目录,1.6,杆件变形的基本形式,26,扭转变形弯曲变形目录1.6 杆件变形的基本形式26,