劉鴻文版材料力學課件1

1、1,材料力學,教學基本安排,理學院 工程與力學系 聯(lián)系電話：88791766E-mail: ,授課教師趙國旗,2,材料力學教學基本安排,課內(nèi)學時：(65H+10H）=75H,本人辦公地點：售票處西對面平房內(nèi),教材：劉鴻文編（材料力學上、下冊,請各班學習委員負責收發(fā)作業(yè)(請按學號排序并裝訂好)，及時轉(zhuǎn)達大家的建議和要求. (答疑時間及地點另行通知,作業(yè)要求: 1、做在材料力學習題冊上 ( 每周 周四交上一周的作業(yè) ) 2、謝絕相互抄作業(yè),3,材料力學課程學習要點,二、基本理論,一、 基本概念,三、基本分析和研究方法,四、分析和解決工程實際問題的能力,掌握三個基本點、培養(yǎng)

2、一種能力,注重理論聯(lián)系實際、學習建立力學模型的基本方法, 例如：學會觀察日常生活中的力學問題，工程中的力學問題，各種結(jié)構(gòu)的受力特點等,4,課程學習基本要求,將不定期進行課堂分析討論練習,每次課后做 3- 4個習題,希望多提問題，在討論中學習,平時成績占總成績的 20-30%,依據(jù)作業(yè)質(zhì)量、上課到課情況、課堂練習、實驗成績等評定,請:基礎(chǔ)較好，希望自學本課程, 不準備聽課的同學 在兩周內(nèi)提交申請，本課程將進行考勤,兩周以后， 不再接受新的申請,5,材料力學 劉鴻文主編(第4版) 高等教育出版社,目錄,6,第一章 緒 論,目錄,7,第一章 緒論,1.1 材料力學的任務 1.2 變形固體的基本假設(shè)

3、1.3 外力及其分類 1.4 內(nèi)力、截面法及應力的概念 1.5 變形與應變 1.6 桿件變形的基本形式,目錄,8,1.1 材料力學的任務,傳統(tǒng)具有柱、梁、檁、椽的木制房屋結(jié)構(gòu),古代建筑結(jié)構(gòu),目錄,建于隋代（605年）的河北趙州橋橋長64.4米，跨徑37.02米，用石2800噸,一、材料力學與工程應用,9,古代建筑結(jié)構(gòu),建于遼代（1056年）的山西應縣佛宮寺釋迦塔,塔高9層共67.31米，用木材7400噸,900多年來歷經(jīng)數(shù)次地震不倒，現(xiàn)存唯一木塔,目錄,1.1 材料力學的任務,10,四川彩虹橋坍塌,目錄,1.1 材料力學的任務,11,美國紐約馬爾克大橋坍塌,比薩斜塔,1.1 材料力學的任務,1

4、2,目錄,1.1 材料力學的任務,1、構(gòu)件：工程結(jié)構(gòu)或機械的每一組成部分。 （例如：行車結(jié)構(gòu)中的橫梁、吊索等,理論力學研究剛體，研究力與運動的關(guān)系,材料力學研究變形體，研究力與變形的關(guān)系,二、基本概念,2、變形：在外力作用下，固體內(nèi)各點相對位置的改變。(宏觀上看就是物體尺寸和形狀的改變,13,3、內(nèi)力：構(gòu)件內(nèi)由于發(fā)生變形而產(chǎn)生的相互作用力。（內(nèi)力隨外力的增大而增大,強度：在載荷作用下，構(gòu)件抵抗破壞的能力,剛度：在載荷作用下，構(gòu)件抵抗變形的能力,塑性變形(殘余變形) 外力解除后不能消失,彈性變形 隨外力解除而消失,1.1 材料力學的任務,目錄,14,1.1 材料力學的任務,4、穩(wěn)定性： 在載荷作

5、用下，構(gòu)件保持原有平衡狀態(tài)的能力,強度、剛度、穩(wěn)定性是衡量構(gòu)件承載能力的三個方面，材料力學就是研究構(gòu)件承載能力的一門科學,目錄,15,研究構(gòu)件的強度、剛度和穩(wěn)定性,還需要了解材料的力學性能。因此在進行理論分析的基礎(chǔ)上，實驗研究是完成材料力學的任務所必需的途徑和手段,目錄,1.1 材料力學的任務,材料力學的任務就是在滿足強度、剛度和穩(wěn)定性的要求下，為設(shè)計既經(jīng)濟又安全的構(gòu)件，提供必要的理論基礎(chǔ)和計算方法,三、材料力學的任務,若：構(gòu)件橫截面尺寸不足或形狀 不合理,或材料選用不當,_ 不滿足上述要求, 不能保證安全工作,若：不恰當?shù)丶哟髾M截面尺寸或 選用優(yōu)質(zhì)材料,_ 增加成本,造成浪費,16,構(gòu)件的分

6、類：桿件、板殼*、塊體,1.1 材料力學的任務,材料力學主要研究桿件,等截面直桿,等直桿,四、材料力學的研究對象,直桿 軸線為直線的桿,曲桿 軸線為曲線的桿,目錄,17,1.2 變形固體的基本假設(shè),1、連續(xù)性假設(shè) 認為整個物體體積內(nèi)毫無空隙地充滿物質(zhì),在外力作用下，一切固體都將發(fā)生變形，故稱為變形固體。在材料力學中，對變形固體作如下假設(shè),目錄,灰口鑄鐵的顯微組織,球墨鑄鐵的顯微組織,18,2、均勻性假設(shè) 認為物體內(nèi)的任何部分，其力學性能相同,1.2 變形固體的基本假設(shè),普通鋼材的顯微組織,優(yōu)質(zhì)鋼材的顯微組織,目錄,19,1.2 變形固體的基本假設(shè),如右圖，遠小于構(gòu)件的最小尺寸，所以通過節(jié)點平衡

7、求各桿內(nèi)力時，把支架的變形略去不計。計算得到很大的簡化,4、小變形與線彈性范圍,3、各向同性假設(shè) 認為在物體內(nèi)各個不同方向的力學性能相同,沿不同方向力學性能不同的材料稱為各向異性材料。如木材、膠合板、纖維增強材料等,認為構(gòu)件的變形極其微小， 比構(gòu)件本身尺寸要小得多,目錄,20,1.3 外力及其分類,外力：來自構(gòu)件外部的力（載荷、約束反力,按外力作用的方式分類,體積力：連續(xù)分布于物體內(nèi)部各點 的力。如重力和慣性力,表面力,連續(xù)分布于物體表面上的力。如油缸內(nèi)壁的壓力，水壩受到的水壓力等均為分布力,若外力作用面積遠小于物體表面的尺寸，可作為作用于一點的集中力。如火車輪對鋼軌的壓力等,分布力,集中力,

8、目錄,21,按外力與時間的關(guān)系分類,載荷緩慢地由零增加到某一定值后，就保持不變或變動很不顯著，稱為靜載,靜載,動載,載荷隨時間而變化,如交變載荷和沖擊載荷,1.3 外力及其分類,交變載荷,沖擊載荷,目錄,22,內(nèi)力：外力作用引起構(gòu)件內(nèi)部的附加相互作用力,求內(nèi)力的方法 截面法:切、去、代、平,目錄,1.4 內(nèi)力、截面法和應力的概念,1)假想沿m-m橫截面將 桿切開,2)留下左半段或右半段,3)將棄去部分對留下部 分的作用用內(nèi)力代替,4)對留下部分寫平衡方 程，求出內(nèi)力的值,23,FS,M,目錄,1.4 內(nèi)力、截面法和應力的概念,例如,24,例 1.1 鉆床,求：截面m-m上的內(nèi)力,用截面m-m將

9、鉆床截為兩部分，取上半部分為研究對象,解,受力如圖,1.4 內(nèi)力、截面法和應力的概念,列平衡方程,目錄,FN,M,25,目錄,1.4 內(nèi)力、截面法和應力的概念,為了表示內(nèi)力在一點處的強度，引入內(nèi)力集度,即應力的概念,平均應力,C點的應力,應力是矢量，通常分解為,正應力,切應力,應力的國際單位為 Pa（帕斯卡,1Pa= 1N/m2,1kPa=103N/m2,1MPa=106N/m2,1GPa=109N/m2,26,1.5 變形與應變,1.位移,剛性位移,變形位移,2.變形,物體內(nèi)任意兩點的相對位置發(fā)生變化,取一微正六面體,兩種基本變形,線變形 線段長度的變化,角變形 線段間夾角的變化,目錄,27,3.應變,x方向的平均應變,正應變（線應變,1.5 變形與應變,M點處沿x方向的應變,切應變（角應變,類似地，可以定義,M點在xy平面內(nèi)的切應變?yōu)?均為無量綱的量,目錄,28,1.5 變形與應變,例 1.