哈工大材料力學(xué)課件

1、Chapter1 Preface第一章 緒 論 劉鴻文 浙江大學(xué)教授。長期從事固體力學(xué)教學(xué)工作。曾任教育部教材編審委員會(huì)委員，國家教委（教育部）工科力學(xué)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)主任委員兼材料力學(xué)課程教學(xué)指導(dǎo)組組長。 著作有:材料力學(xué),高等材料力學(xué),板殼理論,材料力學(xué)教程,材料力學(xué)實(shí)驗(yàn),簡明材料力學(xué)等. 材料力學(xué)第二版于1987年被評(píng)為全國高等學(xué)校優(yōu)秀教材獲國優(yōu)獎(jiǎng).材料力學(xué)第三版于1997年獲國家級(jí)教學(xué)成果一等獎(jiǎng)，并獲國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng).第一章 緒 論 (Preface) 1-1 材料力學(xué)的任務(wù)及研究對(duì)象(The tasks and research objects of mechanics of m

2、aterials) 1-2 變形固體的基本假設(shè)(The basic assumptions of deformable body ) 1-3 力、應(yīng)力、應(yīng)變和位移的基本概念 ( Basic concepts of force、stress、 strain and displacement)1-4 桿件變形的基本形式 (The basic forms of deformation) 引言(Introduction) 20世紀(jì)以前,在力學(xué)知識(shí)的積累、應(yīng)用和完善的基礎(chǔ)上,逐漸形成和發(fā)展起來的蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、鐵路、橋梁、艦船、兵器等大型工業(yè)推動(dòng)了近代科學(xué)技術(shù)和社會(huì)的進(jìn)步.引 言 17世紀(jì)前后 19世紀(jì)

3、初 撲翼飛機(jī)巨大雙翼飛機(jī)滑翔機(jī)飛艇 我國祖先的功績世界上最古老的拱橋跨度37.02米，全長50.83米 塔高65.86米，距今已有近前年歷史，雖然歷經(jīng)近前年的風(fēng)雨侵蝕和多次地震、炮擊的重創(chuàng)，至今仍巍然聳. 用現(xiàn)代力學(xué)的觀點(diǎn)看，構(gòu)件的受力特性都較好。山西應(yīng)縣佛宮寺應(yīng)縣木塔 建于1056年 20世紀(jì)產(chǎn)生的、諸多高新技術(shù)，如高層建筑、大跨度懸索橋、海洋平臺(tái)、精密儀器、機(jī)器人、高速列車以及大型水利工程等許多重要工程更是在力學(xué)指導(dǎo)下得以實(shí)現(xiàn)，并不斷發(fā)展完善的。高層建筑高層建筑高層建筑海洋石油鉆井平臺(tái)車輛與機(jī)械車輛與機(jī)械車輛與機(jī)械橋 梁美國金門大橋（懸索橋，1280米）道路與造橋澳 門 橋我國著名橋梁南京

4、長江大橋上海南浦大橋大型水利工程設(shè)施 大量中、外力學(xué)專家為力學(xué)的發(fā)展作出了突出的貢獻(xiàn)，這里只簡單介紹部分力學(xué)專家.達(dá)芬奇說：“力學(xué)是數(shù)學(xué)的樂園，因?yàn)槲覀冊(cè)谶@里獲得了數(shù)學(xué)的果實(shí).”達(dá)芬奇伽利略伽利略創(chuàng)建了材料力學(xué) 1-1 材料力學(xué)的任務(wù)及研究對(duì)象 The tasks and research objects of mechanics of materials 一、任務(wù) (task)材料力學(xué)是研究構(gòu)件承載能力的一門學(xué)科。 承載能力 (carrying capacity ) 強(qiáng)度（strength) 剛度（stiffness)穩(wěn)定性（stability)1.強(qiáng)度（strength)構(gòu)件抵抗破壞的能力

5、2.剛度 構(gòu)件抵抗變形的能力.(stiffness):3.穩(wěn)定性（stability):構(gòu)件保持原有平衡狀態(tài)的能力 材料力學(xué)的任務(wù) 在滿足強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性的要求下，以最經(jīng)濟(jì)的代價(jià)，為構(gòu)件確定合理的形狀和尺寸，選擇適宜的材料，而提供必要的理論基礎(chǔ)和計(jì)算方法。 二、研究對(duì)象(research objects)1.構(gòu)件(element)2.構(gòu)件的分類(classification of elements)板(plate)殼(shell)塊體(body)(bar) 材料力學(xué)以“梁、桿”為主要研究對(duì)象（the main research objective in mechanics of materi

6、als include axially-loaded bars, shafts, beams, and columns)工程中多為梁、桿結(jié)構(gòu) 1-2 變形固體的基本假設(shè)(The basic assumptions of deformable body )一、連續(xù)性假設(shè) (continuity assumption)物質(zhì)密實(shí)地充滿物體所在空間，毫無空隙。 二、均勻性假設(shè)（homogenization assumption) 物體內(nèi)，各處的力學(xué)性質(zhì)完全相同。 三、各向同性假設(shè)（isotropy assumption) 組成物體的材料沿各方向的力學(xué)性質(zhì)完全相同。 四、小變形假設(shè)（neglecting

7、 deformation assumption)材料力學(xué)所研究的構(gòu)件在載荷作用下的變形與原始尺寸相比甚小，故對(duì)構(gòu)件進(jìn)行受力分析時(shí)可忽略其變形。 一、外力（external force)1. 按作用方式分體積力 （body force) 表面力(surface force ) 集中力(concentrated force) 分布力(distributed force)2. 按隨時(shí)間變化分靜載荷（static load) 動(dòng)載荷 (dynamic load)交變載荷（alternate load) 沖擊載荷（impact load)1-3 力、應(yīng)力、應(yīng)變和位移的基本概念( Basic concep

8、ts of force, stress, strain, and displacement) 1.定義： 指由外力作用所引起的、物體內(nèi)相鄰部分之間相互作用力（附加內(nèi)力）。二、內(nèi)力（internal force)mm2. 內(nèi)力的求法 截面法 (method of sections )步驟 (procedures for analysis) 截開 在所求內(nèi)力的截面處，假想地用截面將桿件一分為二.mmmmmm代替 任取一部分，其棄去部分對(duì)留下部分的作用，用作用在截面上相應(yīng)的內(nèi)力（力或力偶）代替. 平衡 對(duì)留下的部分建立平衡方程，根據(jù)其上的已知外力來計(jì)算桿在截開面上的未知內(nèi)力（此時(shí)截開面上的內(nèi)力對(duì)所留

9、部分而言是外力）.mmmmmm三、應(yīng)力（Stress)1.定義 (Definition)：由外力引起的內(nèi)力的集度FAM 2. 應(yīng)力(Stress)平均應(yīng)力全應(yīng)力（總應(yīng)力）全應(yīng)力分解為pM 垂直于截面的應(yīng)力稱為“正應(yīng)力” (The stress acting normal to section is called the Normal Stress) 位于截面內(nèi)的應(yīng)力稱為“切應(yīng)力”(The stress acting tangent to section is called the Shear Stress) 四 、變形和位移（deformation and displacement)1.變形（

10、deformation） 在外力作用下物體形狀和尺寸發(fā)生改變2.位移（ displacement） 變形前后物體內(nèi)一點(diǎn)位置的變化3.應(yīng)變 （strain) 度量構(gòu)件一點(diǎn)處的變形程度 平均線應(yīng)變（mean normal strain)角應(yīng)變 （shearing strain) 線應(yīng)變 (normal strain)CODCD軸向拉伸(axial tension )(b) 軸向壓縮 (axial compression)1.軸向拉伸和壓縮(axial tension and compression) 1-4 桿件變形的基本形式 (The basic forms of deformation)FFFF2.剪切(shear)F/2F/2F3.扭轉(zhuǎn)(torsion)4.彎曲 (bending)MeMe MM 材料