第1章材料力學(xué)緒論

1、第第1章章 材料力學(xué)緒論材料力學(xué)緒論第第1章章 材料力學(xué)緒論材料力學(xué)緒論 本章介紹材料力學(xué)的基礎(chǔ)知識、研究方法以及材本章介紹材料力學(xué)的基礎(chǔ)知識、研究方法以及材料力學(xué)對于工程設(shè)計的重要意義。料力學(xué)對于工程設(shè)計的重要意義。 材料力學(xué)與理論力學(xué)在分析方法上，也不完全相材料力學(xué)與理論力學(xué)在分析方法上，也不完全相同。同。材料力學(xué)的分析方法是在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，對于問題材料力學(xué)的分析方法是在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，對于問題作一些科學(xué)的假定，將復(fù)雜的問題加以簡化，從而得作一些科學(xué)的假定，將復(fù)雜的問題加以簡化，從而得到便于工程應(yīng)用的理論成果與數(shù)學(xué)公式。到便于工程應(yīng)用的理論成果與數(shù)學(xué)公式。 材料力學(xué)主要研究變形體受力后發(fā)生的變形

2、；研材料力學(xué)主要研究變形體受力后發(fā)生的變形；研究由于變形而產(chǎn)生的附加內(nèi)力；研究由此而產(chǎn)生的失究由于變形而產(chǎn)生的附加內(nèi)力；研究由此而產(chǎn)生的失效以及控制失效的準(zhǔn)則。在此基礎(chǔ)上導(dǎo)出工程構(gòu)件靜效以及控制失效的準(zhǔn)則。在此基礎(chǔ)上導(dǎo)出工程構(gòu)件靜力學(xué)設(shè)計的基本方法。力學(xué)設(shè)計的基本方法。第第1章章 材料力學(xué)緒論材料力學(xué)緒論 1.1 材料力學(xué)概述材料力學(xué)概述 1.2 變形固體及其基本假設(shè)變形固體及其基本假設(shè) 1.4 材料力學(xué)發(fā)展與工程實(shí)踐材料力學(xué)發(fā)展與工程實(shí)踐 1.3 桿件變形的基本形式桿件變形的基本形式 第第1章章 材料力學(xué)緒論材料力學(xué)緒論 1.1 材料力學(xué)概述材料力學(xué)概述 1.2 變形固體及其基本假設(shè)變形固體

3、及其基本假設(shè) 1.4 材料力學(xué)發(fā)展與工程實(shí)踐材料力學(xué)發(fā)展與工程實(shí)踐 1.3 桿件變形的基本形式桿件變形的基本形式 第第1章章 材料力學(xué)緒論材料力學(xué)緒論材料力學(xué)概述材料力學(xué)概述材料力學(xué)材料力學(xué) 是研究工程是研究工程 構(gòu)件構(gòu)件 在載荷及其它因素的作用下在載荷及其它因素的作用下構(gòu)件構(gòu)件 承載能力承載能力 的科學(xué)。的科學(xué)。結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)是指建筑物中承受外部作用的骨架部分；是指建筑物中承受外部作用的骨架部分；構(gòu)件構(gòu)件是指組成結(jié)構(gòu)物和機(jī)械的單個組成部分；是指組成結(jié)構(gòu)物和機(jī)械的單個組成部分；承載能力承載能力是指構(gòu)件承受是指構(gòu)件承受荷載的能力；荷載的能力；失效失效是指構(gòu)件喪失正常是指構(gòu)件喪失正常 承載能力承載能力

4、的現(xiàn)象。的現(xiàn)象。正常情況下，是不允許正常情況下，是不允許構(gòu)件失效的。構(gòu)件失效的。第第1章章 材料力學(xué)緒論材料力學(xué)緒論 材料力學(xué)材料力學(xué)（strength of materials）的研究內(nèi)容分屬）的研究內(nèi)容分屬于兩個學(xué)科。于兩個學(xué)科。第一個學(xué)科第一個學(xué)科是固體力學(xué)（是固體力學(xué)（solid mechanics），即研究），即研究物體在外力作用下的內(nèi)力、應(yīng)力、變形和能量，統(tǒng)稱為物體在外力作用下的內(nèi)力、應(yīng)力、變形和能量，統(tǒng)稱為應(yīng)力分析應(yīng)力分析（stress analysis）。但是，材料力學(xué)所研究的）。但是，材料力學(xué)所研究的僅限于桿、軸、梁等物體，其幾何特征是縱向尺寸（長僅限于桿、軸、梁等物體，其幾

5、何特征是縱向尺寸（長度）遠(yuǎn)大于橫向（橫截面）尺寸，這類物體統(tǒng)稱為度）遠(yuǎn)大于橫向（橫截面）尺寸，這類物體統(tǒng)稱為桿桿或或桿件桿件（bars或或rods）。）。大多數(shù)工程結(jié)構(gòu)的構(gòu)件或機(jī)器的零部件通常都可以大多數(shù)工程結(jié)構(gòu)的構(gòu)件或機(jī)器的零部件通常都可以簡化為桿件研究。簡化為桿件研究。材料力學(xué)概述材料力學(xué)概述第第1章章 材料力學(xué)緒論材料力學(xué)緒論材料力學(xué)概述材料力學(xué)概述所以所以材料力學(xué)是研究結(jié)構(gòu)構(gòu)件和機(jī)械零件承載能力的材料力學(xué)是研究結(jié)構(gòu)構(gòu)件和機(jī)械零件承載能力的基礎(chǔ)學(xué)科基礎(chǔ)學(xué)科。其基本任務(wù)是：將工程結(jié)構(gòu)和機(jī)械中的簡單構(gòu)。其基本任務(wù)是：將工程結(jié)構(gòu)和機(jī)械中的簡單構(gòu)件簡化為一維桿件，計算桿中的應(yīng)力、變形并研究桿的穩(wěn)

6、件簡化為一維桿件，計算桿中的應(yīng)力、變形并研究桿的穩(wěn)定性，以保證結(jié)構(gòu)能承受預(yù)定的載荷；選擇適當(dāng)?shù)牟牧稀⒍ㄐ?，以保證結(jié)構(gòu)能承受預(yù)定的載荷；選擇適當(dāng)?shù)牟牧?、截面形狀和尺寸，以便設(shè)計出既安全又經(jīng)濟(jì)的結(jié)構(gòu)構(gòu)件和截面形狀和尺寸，以便設(shè)計出既安全又經(jīng)濟(jì)的結(jié)構(gòu)構(gòu)件和機(jī)械零件。機(jī)械零件。 第二個學(xué)科第二個學(xué)科是材料科學(xué)是材料科學(xué)(materials science)中的材料的中的材料的力學(xué)行為力學(xué)行為(behaviours of materials)，即研究材料在外力和即研究材料在外力和溫度作用下所表現(xiàn)出的溫度作用下所表現(xiàn)出的力學(xué)性質(zhì)力學(xué)性質(zhì)(mechanical properties)和和失效失效(failu

7、re)行為。但材料力學(xué)所研究的僅限于材料的宏行為。但材料力學(xué)所研究的僅限于材料的宏觀力學(xué)行為，不涉及材料的微觀機(jī)理。觀力學(xué)行為，不涉及材料的微觀機(jī)理。第第1章章 材料力學(xué)緒論材料力學(xué)緒論構(gòu)件正常工作的條件：構(gòu)件正常工作的條件：足夠的強(qiáng)度足夠的強(qiáng)度(strength)、剛度剛度(stiffness)和和穩(wěn)定性穩(wěn)定性(stability) 強(qiáng)度強(qiáng)度是指構(gòu)件受力后不能發(fā)生破壞的能力，即構(gòu)件承受是指構(gòu)件受力后不能發(fā)生破壞的能力，即構(gòu)件承受外荷載的能力或構(gòu)件抵抗破壞的能力；外荷載的能力或構(gòu)件抵抗破壞的能力； 剛度剛度是指構(gòu)件受力后不能發(fā)生超過工程允許的彈性變形是指構(gòu)件受力后不能發(fā)生超過工程允許的彈性變形

8、的能力，即構(gòu)件抵抗變形的能力；的能力，即構(gòu)件抵抗變形的能力； 穩(wěn)定性穩(wěn)定性是指構(gòu)件在載荷的作用下，保持平衡形式不能發(fā)是指構(gòu)件在載荷的作用下，保持平衡形式不能發(fā)生突然轉(zhuǎn)變的能力（例如細(xì)長直桿在軸向壓力作用下，當(dāng)壓生突然轉(zhuǎn)變的能力（例如細(xì)長直桿在軸向壓力作用下，當(dāng)壓力超過一定數(shù)值時，在外界擾動下，桿會突然從直線平衡形力超過一定數(shù)值時，在外界擾動下，桿會突然從直線平衡形式轉(zhuǎn)變?yōu)閺澢钠胶庑问剑?。式轉(zhuǎn)變?yōu)閺澢钠胶庑问剑?材料力學(xué)概述材料力學(xué)概述第第1章章 材料力學(xué)緒論材料力學(xué)緒論 1.1 材料力學(xué)概述材料力學(xué)概述 1.2 變形固體及其基本假設(shè)變形固體及其基本假設(shè) 1.4 材料力學(xué)發(fā)展與工程實(shí)踐材料

9、力學(xué)發(fā)展與工程實(shí)踐 1.3 桿件變形的基本形式桿件變形的基本形式 第第1章章 材料力學(xué)緒論材料力學(xué)緒論變形固體變形固體及其基本假設(shè)及其基本假設(shè) 機(jī)械或結(jié)構(gòu)中的各種構(gòu)件，都是由各種材料制成的，機(jī)械或結(jié)構(gòu)中的各種構(gòu)件，都是由各種材料制成的，由這些材料組成的固體，在外力作用下，都會發(fā)生形狀及由這些材料組成的固體，在外力作用下，都會發(fā)生形狀及尺寸的改變，即變形，這些固體稱為尺寸的改變，即變形，這些固體稱為變形固體變形固體。1、均勻連續(xù)性假設(shè)均勻連續(xù)性假設(shè)組成變形固體的物質(zhì)毫無空隙地、均勻地充滿了構(gòu)件組成變形固體的物質(zhì)毫無空隙地、均勻地充滿了構(gòu)件的整個幾何體積的整個幾何體積。固體內(nèi)處處有相同的力學(xué)性能。

10、在構(gòu)件固體內(nèi)處處有相同的力學(xué)性能。在構(gòu)件內(nèi)任意位置截取一體積單元研究，其力學(xué)性質(zhì)都是相同的，內(nèi)任意位置截取一體積單元研究，其力學(xué)性質(zhì)都是相同的，其結(jié)論也適用于整個固體及固體的其它部分。其結(jié)論也適用于整個固體及固體的其它部分。 變形固體的基本假設(shè)第第1章章 材料力學(xué)緒論材料力學(xué)緒論變形固體變形固體及其基本假設(shè)及其基本假設(shè) 1、均勻連續(xù)性假設(shè)均勻連續(xù)性假設(shè)2、各向同性假設(shè)各向同性假設(shè)材料在各個方向上具有相同的力學(xué)性質(zhì)，即材料在各個方向上具有相同的力學(xué)性質(zhì)，即各向同性各向同性。反之，則稱為反之，則稱為各向異性各向異性。3、小變形假設(shè)小變形假設(shè) 構(gòu)件在外力作用下所產(chǎn)生的變形與其整個構(gòu)件的幾何構(gòu)件在外力

11、作用下所產(chǎn)生的變形與其整個構(gòu)件的幾何尺寸相比是很小的。尺寸相比是很小的。因此在計算構(gòu)件受力時可以用構(gòu)件變因此在計算構(gòu)件受力時可以用構(gòu)件變形前的幾何形狀和尺寸。形前的幾何形狀和尺寸。 變形固體的基本假設(shè)第第1章章 材料力學(xué)緒論材料力學(xué)緒論變形固體變形固體及其基本假設(shè)及其基本假設(shè) 彈性變形和塑性變形下面以彈性桿為例說明。下面以彈性桿為例說明。lFa+b彈性變形彈性變形：卸除荷載后能完全消失的那一部分變形。：卸除荷載后能完全消失的那一部分變形。塑性變形塑性變形：卸載后不能完全消失而殘留下來的那部分變形。：卸載后不能完全消失而殘留下來的那部分變形。 bal+a+b : 加載后的桿長加載后的桿長l+a

12、: 卸載后的桿長卸載后的桿長a : 塑性變形塑性變形b : 彈性變形彈性變形l : 桿件原長桿件原長第第1章章 材料力學(xué)緒論材料力學(xué)緒論變形固體變形固體及其基本假設(shè)及其基本假設(shè) 根據(jù)空間三個方向的幾何特征，彈性體大致可分為四類：根據(jù)空間三個方向的幾何特征，彈性體大致可分為四類：桿桿空間一個方向的尺度遠(yuǎn)大于其它兩個方向的尺度?？臻g一個方向的尺度遠(yuǎn)大于其它兩個方向的尺度。軸線橫截面直桿直桿折桿折桿曲桿曲桿薄壁桿薄壁桿桿件是材料力學(xué)的研究重點(diǎn)。第第1章章 材料力學(xué)緒論材料力學(xué)緒論變形固體變形固體及其基本假設(shè)及其基本假設(shè) 根據(jù)空間三個方向的幾何特征，彈性體大致可分為四類：根據(jù)空間三個方向的幾何特征，彈

13、性體大致可分為四類：板空間一個方向的尺度遠(yuǎn)小于其它兩個方向的尺度，空間一個方向的尺度遠(yuǎn)小于其它兩個方向的尺度，且各處曲率均為零。且各處曲率均為零。殼空間一個方向的尺度遠(yuǎn)小于其它兩個方向的尺度，空間一個方向的尺度遠(yuǎn)小于其它兩個方向的尺度，且至少有一個方向的曲率不為零。且至少有一個方向的曲率不為零。板板殼殼體空間三個方向具有相同量級的尺度?？臻g三個方向具有相同量級的尺度。體體第第1章章 材料力學(xué)緒論材料力學(xué)緒論 1.1 材料力學(xué)概述材料力學(xué)概述 1.2 變形固體及其基本假設(shè)變形固體及其基本假設(shè) 1.4 材料力學(xué)發(fā)展與工程實(shí)踐材料力學(xué)發(fā)展與工程實(shí)踐 1.3 桿件變形的基本形式桿件變形的基本形式 第第

14、1章章 材料力學(xué)緒論材料力學(xué)緒論桿件變形桿件變形的基本形式的基本形式 軸向拉伸軸向拉伸或或軸向壓縮軸向壓縮壓桿壓桿拉桿拉桿拉桿拉桿壓桿壓桿由大小相等、方向相反、作用線與桿由大小相等、方向相反、作用線與桿件軸線重合的一對力所引起，表現(xiàn)為桿件件軸線重合的一對力所引起，表現(xiàn)為桿件長度的伸長或縮短。如托架的拉桿和壓桿長度的伸長或縮短。如托架的拉桿和壓桿受力后的變形。受力后的變形。第第1章章 材料力學(xué)緒論材料力學(xué)緒論桿件變形桿件變形的基本形式的基本形式 剪切剪切由大小相等、方向相反、相互由大小相等、方向相反、相互平行且非?？拷囊粚αλ?，平行且非?？拷囊粚αλ?，表現(xiàn)為受剪桿件的兩部分沿外力作表

15、現(xiàn)為受剪桿件的兩部分沿外力作用方向發(fā)生相對錯動。如連接件中用方向發(fā)生相對錯動。如連接件中的螺栓和銷釘受力后的變形。的螺栓和銷釘受力后的變形。第第1章章 材料力學(xué)緒論材料力學(xué)緒論桿件變形桿件變形的基本形式的基本形式 扭轉(zhuǎn)扭轉(zhuǎn)由大小相等、轉(zhuǎn)向相反、作用面都垂直于桿軸的一對由大小相等、轉(zhuǎn)向相反、作用面都垂直于桿軸的一對力偶所引起，表現(xiàn)為桿件的任意兩個橫截面發(fā)生繞軸線的力偶所引起，表現(xiàn)為桿件的任意兩個橫截面發(fā)生繞軸線的相對轉(zhuǎn)動。如機(jī)器中的傳動軸受力后的變形。相對轉(zhuǎn)動。如機(jī)器中的傳動軸受力后的變形。 第第1章章 材料力學(xué)緒論材料力學(xué)緒論桿件變形桿件變形的基本形式的基本形式 彎曲彎曲由垂直于桿件軸由垂直于

16、桿件軸線的橫向力，或由作線的橫向力，或由作用于包含桿軸的縱向用于包含桿軸的縱向平面內(nèi)的一對大小相平面內(nèi)的一對大小相等、方向相反的力偶等、方向相反的力偶所引起的，表現(xiàn)為桿所引起的，表現(xiàn)為桿件軸線由直線變?yōu)槭芗S線由直線變?yōu)槭芰ζ矫鎯?nèi)的曲線。如力平面內(nèi)的曲線。如單梁吊車的橫梁受力單梁吊車的橫梁受力后的變形。后的變形。第第1章章 材料力學(xué)緒論材料力學(xué)緒論桿件變形桿件變形的基本形式的基本形式 組組 合合 變變 形形構(gòu)件在荷載作用下，同時發(fā)生兩種或兩種以上的基本構(gòu)件在荷載作用下，同時發(fā)生兩種或兩種以上的基本變形，稱為變形，稱為組合變形組合變形。屋架傳來屋架傳來的壓力的壓力吊車傳來吊車傳來的壓力的壓力風(fēng)風(fēng)

17、力力自重自重壓壓彎彎組組合合F la彎扭組合彎扭組合第第1章章 材料力學(xué)緒論材料力學(xué)緒論 1.1 材料力學(xué)概述材料力學(xué)概述 1.2 變形固體及其基本假設(shè)變形固體及其基本假設(shè) 1.4 材料力學(xué)發(fā)展與工程實(shí)踐材料力學(xué)發(fā)展與工程實(shí)踐 1.3 桿件變形的基本形式桿件變形的基本形式 第第1章章 材料力學(xué)緒論材料力學(xué)緒論材料力學(xué)材料力學(xué)與工程實(shí)踐與工程實(shí)踐材料力學(xué)既是一門基礎(chǔ)科學(xué)，又是一門應(yīng)用科學(xué)，材料力學(xué)既是一門基礎(chǔ)科學(xué)，又是一門應(yīng)用科學(xué)，無論是歷史較久的土木工程、建筑工程、水利工程、機(jī)無論是歷史較久的土木工程、建筑工程、水利工程、機(jī)械工程、船舶工程等，還是后起的航空工程、航天工程、械工程、船舶工程等，

18、還是后起的航空工程、航天工程、核技術(shù)工程、生物醫(yī)學(xué)工程等，都存在材料力學(xué)的研究核技術(shù)工程、生物醫(yī)學(xué)工程等，都存在材料力學(xué)的研究領(lǐng)域。領(lǐng)域。 與與其它學(xué)科一樣，材料力學(xué)是由生產(chǎn)實(shí)踐的推動逐其它學(xué)科一樣，材料力學(xué)是由生產(chǎn)實(shí)踐的推動逐步發(fā)展和豐富起來的，是人們認(rèn)識自然和改造自然的必步發(fā)展和豐富起來的，是人們認(rèn)識自然和改造自然的必然產(chǎn)物。人類在生產(chǎn)勞動和對自然現(xiàn)象觀測基礎(chǔ)上積累然產(chǎn)物。人類在生產(chǎn)勞動和對自然現(xiàn)象觀測基礎(chǔ)上積累了力學(xué)知識，逐漸形成一些概念，然后對一些現(xiàn)象的規(guī)了力學(xué)知識，逐漸形成一些概念，然后對一些現(xiàn)象的規(guī)律進(jìn)行描述。這種描述，先是定性的，而后是定量的。律進(jìn)行描述。這種描述，先是定性的，而

19、后是定量的。第第1章章 材料力學(xué)緒論材料力學(xué)緒論材料力學(xué)材料力學(xué)與工程實(shí)踐與工程實(shí)踐在我國，有關(guān)材料力學(xué)的生產(chǎn)實(shí)踐活動更是源遠(yuǎn)流長。在我國，有關(guān)材料力學(xué)的生產(chǎn)實(shí)踐活動更是源遠(yuǎn)流長。早在春秋戰(zhàn)國時代，人們已經(jīng)知道怎樣建造大型的建筑工程早在春秋戰(zhàn)國時代，人們已經(jīng)知道怎樣建造大型的建筑工程和水利工程。雄偉壯觀的萬里長城，顯示了中華民族的智慧和水利工程。雄偉壯觀的萬里長城，顯示了中華民族的智慧和魄力；馳名中外的都江堰至今仍造福于川西人民。和魄力；馳名中外的都江堰至今仍造福于川西人民。第第1章章 材料力學(xué)緒論材料力學(xué)緒論材料力學(xué)材料力學(xué)與工程實(shí)踐與工程實(shí)踐 公元公元31年，即東漢建武七年，杜詩創(chuàng)作了水排

20、，表明年，即東漢建武七年，杜詩創(chuàng)作了水排，表明人們已經(jīng)很清楚地知道如何用拉壓桿、彎曲梁、扭轉(zhuǎn)軸等人們已經(jīng)很清楚地知道如何用拉壓桿、彎曲梁、扭轉(zhuǎn)軸等構(gòu)件才能創(chuàng)造出一個完整的工程結(jié)構(gòu)。構(gòu)件才能創(chuàng)造出一個完整的工程結(jié)構(gòu)。第第1章章 材料力學(xué)緒論材料力學(xué)緒論材料力學(xué)材料力學(xué)與工程實(shí)踐與工程實(shí)踐1638年，舉世聞名的意大利數(shù)學(xué)家，天文學(xué)家，力學(xué)家年，舉世聞名的意大利數(shù)學(xué)家，天文學(xué)家，力學(xué)家Galileo在荷蘭萊登，出版了世界上第一本材料力學(xué)教本在荷蘭萊登，出版了世界上第一本材料力學(xué)教本關(guān)關(guān)于力學(xué)和局部運(yùn)動的兩門新于力學(xué)和局部運(yùn)動的兩門新科學(xué)的對話和數(shù)學(xué)證明科學(xué)的對話和數(shù)學(xué)證明，首先提出了材料的力學(xué)性質(zhì)首

21、先提出了材料的力學(xué)性質(zhì)和強(qiáng)度計算的方法。和強(qiáng)度計算的方法。標(biāo)志著標(biāo)志著材料力學(xué)開始形成一門獨(dú)立材料力學(xué)開始形成一門獨(dú)立的學(xué)科。的學(xué)科。該書中討論的第一問題該書中討論的第一問題是直桿軸向拉伸問題。第二是直桿軸向拉伸問題。第二個問題是梁的彎曲強(qiáng)度問題。個問題是梁的彎曲強(qiáng)度問題。 第第1章章 材料力學(xué)緒論材料力學(xué)緒論材料力學(xué)材料力學(xué)與工程實(shí)踐與工程實(shí)踐但是，任何一門科學(xué)都不可能是個別但是，任何一門科學(xué)都不可能是個別人在短期內(nèi)創(chuàng)造出來的，作為材料力學(xué)知人在短期內(nèi)創(chuàng)造出來的，作為材料力學(xué)知識源泉的實(shí)踐活動其實(shí)由來已久。幾乎比識源泉的實(shí)踐活動其實(shí)由來已久。幾乎比伽里略早一個世紀(jì)，意大利的達(dá)伽里略早一個世紀(jì)

22、，意大利的達(dá)芬奇就應(yīng)芬奇就應(yīng)用虛位移原理研究過起重機(jī)具上的滑輪和用虛位移原理研究過起重機(jī)具上的滑輪和杠桿系統(tǒng)，并做過鐵絲的拉伸實(shí)驗(yàn)。杠桿系統(tǒng)，并做過鐵絲的拉伸實(shí)驗(yàn)。第第1章章 材料力學(xué)緒論材料力學(xué)緒論材料力學(xué)材料力學(xué)與工程實(shí)踐與工程實(shí)踐17世紀(jì)后期到世紀(jì)后期到19世紀(jì)初，是這門學(xué)科發(fā)世紀(jì)初，是這門學(xué)科發(fā)展的極盛時期，英國科學(xué)家胡克（展的極盛時期，英國科學(xué)家胡克（Robert Hooke，16351703）在）在1678年發(fā)表了他的年發(fā)表了他的重要物理定律，即人們重要物理定律，即人們熟悉的胡克定律。熟悉的胡克定律。右圖所示為胡克實(shí)右圖所示為胡克實(shí)驗(yàn)用裝置，胡克發(fā)現(xiàn)，驗(yàn)用裝置，胡克發(fā)現(xiàn)，桿或彈簧在

23、軸向拉力作桿或彈簧在軸向拉力作用下，伸長用下，伸長L與拉力與拉力F成正比。成正比。 第第1章章 材料力學(xué)緒論材料力學(xué)緒論材料力學(xué)材料力學(xué)與工程實(shí)踐與工程實(shí)踐17世紀(jì)馬里沃特（世紀(jì)馬里沃特（Mariotte 16201680）作了木材的）作了木材的拉伸實(shí)驗(yàn)，并已開始研究梁的彎曲實(shí)驗(yàn)。拉伸實(shí)驗(yàn)，并已開始研究梁的彎曲實(shí)驗(yàn)。 第第1章章 材料力學(xué)緒論材料力學(xué)緒論材料力學(xué)材料力學(xué)與工程實(shí)踐與工程實(shí)踐此后法國的科學(xué)家泊松（此后法國的科學(xué)家泊松（Poisson，17811840）；法）；法國的力學(xué)家圣維南（國的力學(xué)家圣維南（Saint-Venant，17971886）；以及法）；以及法國的力學(xué)家工程師納維埃

24、（國的力學(xué)家工程師納維埃（Navier，17851838）等等都對）等等都對彎曲理論、扭轉(zhuǎn)理論、穩(wěn)定理論以及材料實(shí)驗(yàn)作出卓越的彎曲理論、扭轉(zhuǎn)理論、穩(wěn)定理論以及材料實(shí)驗(yàn)作出卓越的貢獻(xiàn)，豐富、發(fā)展和完善了材料力學(xué)這門學(xué)科，他們對科貢獻(xiàn)，豐富、發(fā)展和完善了材料力學(xué)這門學(xué)科，他們對科學(xué)的獻(xiàn)身精神為后人所敬仰。學(xué)的獻(xiàn)身精神為后人所敬仰。這里特別提出瑞士的數(shù)學(xué)家、力學(xué)家歐拉（這里特別提出瑞士的數(shù)學(xué)家、力學(xué)家歐拉（L.Euler，17071783），），16歲取得碩士學(xué)位，他的一生對數(shù)學(xué)、剛歲取得碩士學(xué)位，他的一生對數(shù)學(xué)、剛體力學(xué)以及材料力學(xué)中的彈性線、穩(wěn)定理論等都有重大貢體力學(xué)以及材料力學(xué)中的彈性線、穩(wěn)定

25、理論等都有重大貢獻(xiàn)，是獻(xiàn)，是18世紀(jì)著述最多的科學(xué)家，晚年雙目失明，由助手世紀(jì)著述最多的科學(xué)家，晚年雙目失明，由助手筆錄完成了筆錄完成了400多篇論文。多篇論文。 第第1章章 材料力學(xué)緒論材料力學(xué)緒論材料力學(xué)材料力學(xué)與工程實(shí)踐與工程實(shí)踐泊松泊松 圣維南圣維南 納維埃納維埃 歐拉歐拉第第1章章 材料力學(xué)緒論材料力學(xué)緒論材料力學(xué)材料力學(xué)與工程實(shí)踐與工程實(shí)踐十九世紀(jì)初的鑄鐵壓縮實(shí)驗(yàn)十九世紀(jì)初的鑄鐵壓縮實(shí)驗(yàn) 第第1章章 材料力學(xué)緒論材料力學(xué)緒論材料力學(xué)材料力學(xué)與工程實(shí)踐與工程實(shí)踐19世紀(jì)到世紀(jì)到20世紀(jì)以來，鐵路、橋梁的發(fā)展以及鋼鐵和世紀(jì)以來，鐵路、橋梁的發(fā)展以及鋼鐵和其他新材料的出現(xiàn)，使得力學(xué)的分工

26、越來越細(xì)，出現(xiàn)了更其他新材料的出現(xiàn)，使得力學(xué)的分工越來越細(xì)，出現(xiàn)了更多的以材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、彈性力學(xué)和塑性力學(xué)為基礎(chǔ)多的以材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、彈性力學(xué)和塑性力學(xué)為基礎(chǔ)的固體力學(xué)分支，例如計算力學(xué)，斷裂力學(xué)，疲勞，粘彈的固體力學(xué)分支，例如計算力學(xué)，斷裂力學(xué)，疲勞，粘彈性力學(xué)，散體力學(xué)，復(fù)合材料力學(xué)，實(shí)驗(yàn)固體力學(xué)等等。性力學(xué)，散體力學(xué)，復(fù)合材料力學(xué)，實(shí)驗(yàn)固體力學(xué)等等。而這些學(xué)科的發(fā)展反過來促進(jìn)了宇宙飛行，石油勘探，噴而這些學(xué)科的發(fā)展反過來促進(jìn)了宇宙飛行，石油勘探，噴氣技術(shù)，大型水利工程等的一系列力學(xué)問題的解決。氣技術(shù)，大型水利工程等的一系列力學(xué)問題的解決。力力 學(xué)學(xué)基礎(chǔ)力學(xué)基礎(chǔ)力學(xué)固體力學(xué)固體力

27、學(xué)流體力學(xué)流體力學(xué)計算力學(xué)計算力學(xué)彈性力學(xué)彈性力學(xué)結(jié)構(gòu)力學(xué)結(jié)構(gòu)力學(xué)材料力學(xué)材料力學(xué)第第1章章 材料力學(xué)緒論材料力學(xué)緒論材料力學(xué)材料力學(xué)與工程實(shí)踐與工程實(shí)踐 中性層與中性軸是材料力學(xué)核心問題之一。梁彎曲變形中性層與中性軸是材料力學(xué)核心問題之一。梁彎曲變形時，沿長度方向的纖維中有一層既不伸長也不縮短者，稱為時，沿長度方向的纖維中有一層既不伸長也不縮短者，稱為中性層。中性層。第第1章章 材料力學(xué)緒論材料力學(xué)緒論材料力學(xué)材料力學(xué)與工程實(shí)踐與工程實(shí)踐1620年荷蘭人比克門和年荷蘭人比克門和1678年英國人胡克闡述了中性層年英國人胡克闡述了中性層現(xiàn)象?，F(xiàn)象。 其后馬略特其后馬略特萊布尼茲、萊布尼茲、雅科布

28、雅科布伯努利、伐里農(nóng)等人伯努利、伐里農(nóng)等人的研究工作盡管涉及了中性層的研究工作盡管涉及了中性層的位置問題，但都沒有得出正的位置問題，但都沒有得出正確結(jié)論。確結(jié)論。18世紀(jì)初，法國人帕倫世紀(jì)初，法國人帕倫在這一方面，取得了突破性在這一方面，取得了突破性進(jìn)展。進(jìn)展。1826年納維才在他的年納維才在他的材料力學(xué)講義中給出正確的材料力學(xué)講義中給出正確的結(jié)論：中性層過橫截面形心。結(jié)論：中性層過橫截面形心。 第第1章章 材料力學(xué)緒論材料力學(xué)緒論材料力學(xué)材料力學(xué)與工程實(shí)踐與工程實(shí)踐 平面假設(shè)是材料力學(xué)計算理論的重要基礎(chǔ)之一。平面假設(shè)是材料力學(xué)計算理論的重要基礎(chǔ)之一。雅科布雅科布伯努利于伯努利于1695年提出

29、了梁彎曲的平截面假設(shè)，年提出了梁彎曲的平截面假設(shè)，但由于沒有采用曲率的簡化式，且當(dāng)時尚無彈性模量的定量但由于沒有采用曲率的簡化式，且當(dāng)時尚無彈性模量的定量早在早在13世紀(jì)納莫爾世紀(jì)納莫爾已經(jīng)提出梁的變形計算已經(jīng)提出梁的變形計算問題，此后雅科布問題，此后雅科布伯伯努利、丹尼爾努利、丹尼爾伯努利、伯努利、歐拉等人都曾經(jīng)研究過歐拉等人都曾經(jīng)研究過這一問題。這一問題。結(jié)果，并沒有得到廣泛結(jié)果，并沒有得到廣泛的應(yīng)用。的應(yīng)用。 第第1章章 材料力學(xué)緒論材料力學(xué)緒論材料力學(xué)材料力學(xué)與工程實(shí)踐與工程實(shí)踐梁的撓度實(shí)驗(yàn)梁的撓度實(shí)驗(yàn)第第1章章 材料力學(xué)緒論材料力學(xué)緒論材料力學(xué)材料力學(xué)與工程實(shí)踐與工程實(shí)踐對于圓軸扭轉(zhuǎn)

30、問題，法國科學(xué)家?guī)靵鲎隽碎_創(chuàng)意義的對于圓軸扭轉(zhuǎn)問題，法國科學(xué)家?guī)靵鲎隽碎_創(chuàng)意義的工作。工作。1807年英國科學(xué)家楊得到了橫截面上切應(yīng)力與到軸年英國科學(xué)家楊得到了橫截面上切應(yīng)力與到軸心距離成正比的正確結(jié)論。心距離成正比的正確結(jié)論。法國力學(xué)家圣維南于法國力學(xué)家圣維南于19世紀(jì)中葉運(yùn)用彈性力學(xué)方法奠世紀(jì)中葉運(yùn)用彈性力學(xué)方法奠定了柱體扭轉(zhuǎn)理論研究的基礎(chǔ)，稱為圣維南問題。定了柱體扭轉(zhuǎn)理論研究的基礎(chǔ)，稱為圣維南問題。第第1章章 材料力學(xué)緒論材料力學(xué)緒論材料力學(xué)材料力學(xué)與工程實(shí)踐與工程實(shí)踐閉口薄壁桿件的切應(yīng)力公式是布萊特于閉口薄壁桿件的切應(yīng)力公式是布萊特于1896年得到的；年得到的；而鐵摩辛柯、符拉索夫和烏

31、曼斯基則對求解開口薄壁桿件而鐵摩辛柯、符拉索夫和烏曼斯基則對求解開口薄壁桿件扭轉(zhuǎn)問題做出了杰出的貢獻(xiàn)。扭轉(zhuǎn)問題做出了杰出的貢獻(xiàn)。 第第1章章 材料力學(xué)緒論材料力學(xué)緒論材料力學(xué)材料力學(xué)與工程實(shí)踐與工程實(shí)踐壓桿穩(wěn)定性問題也是材料力學(xué)研究的一個重點(diǎn)。壓桿穩(wěn)定性問題也是材料力學(xué)研究的一個重點(diǎn)。文藝復(fù)興時期，達(dá)文藝復(fù)興時期，達(dá)芬奇對壓桿做了一些開拓性的研究芬奇對壓桿做了一些開拓性的研究工作。工作。1729年荷蘭物理學(xué)教授穆申布羅克于得出年荷蘭物理學(xué)教授穆申布羅克于得出“壓曲載壓曲載荷與桿長的平方成反比的重要結(jié)論荷與桿長的平方成反比的重要結(jié)論”。第第1章章 材料力學(xué)緒論材料力學(xué)緒論材料力學(xué)材料力學(xué)與工程實(shí)

32、踐與工程實(shí)踐歐拉在歐拉在1744年出版的變分法專著中，曾得到細(xì)長壓桿失年出版的變分法專著中，曾得到細(xì)長壓桿失穩(wěn)后彈性曲線的精確描述及壓曲載荷的計算公式。穩(wěn)后彈性曲線的精確描述及壓曲載荷的計算公式。1757年歐年歐拉又出版了拉又出版了關(guān)于柱的承載能力關(guān)于柱的承載能力的論著。的論著。1770年拉格朗日年拉格朗日得到兩端鉸支壓桿壓得到兩端鉸支壓桿壓曲載荷公式。曲載荷公式。1807年英國自然年英國自然哲學(xué)教授楊哲學(xué)教授楊(Young T)、1826年納維先后指出年納維先后指出歐拉公式只適用于細(xì)歐拉公式只適用于細(xì)長壓桿。長壓桿。第第1章章 材料力學(xué)緒論材料力學(xué)緒論材料力學(xué)材料力學(xué)與工程實(shí)踐與工程實(shí)踐18

33、46年拉馬爾具年拉馬爾具體討論了歐拉公式的體討論了歐拉公式的適用范圍，并提出超適用范圍，并提出超出此范圍的壓桿要依出此范圍的壓桿要依實(shí)驗(yàn)研究方可解決問實(shí)驗(yàn)研究方可解決問題的正確見解。題的正確見解。壓壓桿桿的的穩(wěn)穩(wěn)定定性性試試驗(yàn)驗(yàn)第第1章章 材料力學(xué)緒論材料力學(xué)緒論材料力學(xué)材料力學(xué)與工程實(shí)踐與工程實(shí)踐第第1章章 材料力學(xué)緒論材料力學(xué)緒論材料力學(xué)材料力學(xué)與工程實(shí)踐與工程實(shí)踐隨時間作周期性變化的隨時間作周期性變化的應(yīng)力，稱為交變應(yīng)力。構(gòu)件應(yīng)力，稱為交變應(yīng)力。構(gòu)件在交變應(yīng)力作用下，經(jīng)一定在交變應(yīng)力作用下，經(jīng)一定循環(huán)次數(shù)發(fā)生的破壞，稱為循環(huán)次數(shù)發(fā)生的破壞，稱為疲勞破壞。疲勞破壞。1839年巴黎大學(xué)教授年

34、巴黎大學(xué)教授龐賽洛特在講課中首先使龐賽洛特在講課中首先使用了金屬疲勞的概念。用了金屬疲勞的概念。19世紀(jì)中期，隨著鐵路運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展，斷軸的事故常有世紀(jì)中期，隨著鐵路運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展，斷軸的事故常有發(fā)生，引起人們對疲勞破壞現(xiàn)象的研究興趣。發(fā)生，引起人們對疲勞破壞現(xiàn)象的研究興趣。第第1章章 材料力學(xué)緒論材料力學(xué)緒論材料力學(xué)材料力學(xué)與工程實(shí)踐與工程實(shí)踐當(dāng) 時 沃 勒當(dāng) 時 沃 勒（Wohler A）首）首先在旋轉(zhuǎn)彎曲疲先在旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行勞試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行開創(chuàng)性的試驗(yàn)研開創(chuàng)性的試驗(yàn)研究，提出了應(yīng)力究，提出了應(yīng)力-壽命圖和疲勞極壽命圖和疲勞極限的概念。限的概念。為紀(jì)念他對疲勞強(qiáng)度研究工作所做的杰出貢獻(xiàn)，人

35、們?yōu)榧o(jì)念他對疲勞強(qiáng)度研究工作所做的杰出貢獻(xiàn)，人們將應(yīng)力與疲勞破壞循環(huán)次數(shù)的關(guān)系曲線（即將應(yīng)力與疲勞破壞循環(huán)次數(shù)的關(guān)系曲線（即s-N曲線）稱為曲線）稱為沃勒曲線，盡管在他當(dāng)時的研究中并沒有使用這種曲線。沃勒曲線，盡管在他當(dāng)時的研究中并沒有使用這種曲線。 第第1章章 材料力學(xué)緒論材料力學(xué)緒論材料力學(xué)材料力學(xué)與工程實(shí)踐與工程實(shí)踐其后，蓋帕爾其后，蓋帕爾(Gerber)和古德曼和古德曼(Goodman)分別研究了平分別研究了平均應(yīng)力對壽命的影響，后者還提出了考慮平均應(yīng)力影響的簡均應(yīng)力對壽命的影響，后者還提出了考慮平均應(yīng)力影響的簡單理論。單理論。此后，高夫此后，高夫(Cough)對多對多軸應(yīng)力狀態(tài)疲勞現(xiàn)

36、象進(jìn)行研軸應(yīng)力狀態(tài)疲勞現(xiàn)象進(jìn)行研究，將靜應(yīng)力強(qiáng)度理論引入究，將靜應(yīng)力強(qiáng)度理論引入多軸應(yīng)力疲勞問題，并和波多軸應(yīng)力疲勞問題，并和波拉德拉德(Pollard)共同提出解決共同提出解決多軸應(yīng)力疲勞設(shè)計的多軸應(yīng)力疲勞設(shè)計的Gough-Pollard公式，出版了第一本公式，出版了第一本關(guān)于金屬材料疲勞的專著。關(guān)于金屬材料疲勞的專著。 第第1章章 材料力學(xué)緒論材料力學(xué)緒論材料力學(xué)材料力學(xué)與工程實(shí)踐與工程實(shí)踐第第1章章 材料力學(xué)緒論材料力學(xué)緒論材料力學(xué)材料力學(xué)與工程實(shí)踐與工程實(shí)踐材料力學(xué)的理論分析材料力學(xué)的理論分析與實(shí)驗(yàn)研究和數(shù)值計算是與實(shí)驗(yàn)研究和數(shù)值計算是密不可分的。密不可分的。實(shí)驗(yàn)力學(xué)是利用實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)力學(xué)是利用實(shí)驗(yàn)手段來測定構(gòu)件的應(yīng)變和手段來測定構(gòu)件的應(yīng)變和應(yīng)力的一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)。它應(yīng)力的一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)。它可以為固體力學(xué)理論的建可以為固體力學(xué)理論的建立提供依據(jù)，獲取一些力立提供依據(jù)，獲取一些力學(xué)參數(shù)，驗(yàn)證理論計算結(jié)學(xué)參數(shù)，驗(yàn)證理論計算結(jié)果的正確性。它是解決工果的正確性。它是解決工程實(shí)際問題的重要手段。程實(shí)際問題的重要手段。第第1章章 材