工程力學(xué)課件緒論

1、材 料 力 學(xué)2022年7月10日北京交通大學(xué)蔣永莉本章主要研究的問題：材料力學(xué)的任務(wù)變形固體的基本假設(shè)外力及其分類內(nèi)力 截面法和應(yīng)力的概念變形與應(yīng)變桿件變形的基本形式1.材料力學(xué)的發(fā)展簡史: 材料力學(xué)的產(chǎn)生和發(fā)展是由生產(chǎn)的發(fā)展所推動的，并反過來對生產(chǎn)實(shí)踐起重要的指導(dǎo)作用。山西應(yīng)縣佛宮寺釋伽塔木質(zhì)佛塔 高65.86m 建于1056年 距今近千年歷史趙州安濟(jì)橋杭州拱庚橋材料力學(xué)的發(fā)展簡史: 1638年，意大利科學(xué)家伽俐略（G.Galileo,1564-1642）發(fā)表關(guān)于兩種新科學(xué)的敘述及其證明一書，標(biāo)志著材料力學(xué)這門學(xué)科的誕生。材料力學(xué)的發(fā)展簡史: 1678年英國科學(xué)家虎克（R.Hooke,16

2、35-1730）根據(jù)彈簧實(shí)驗(yàn)，提出了力與變形成正比的結(jié)論，并且在此基礎(chǔ)上形成了虎克定律，開展了進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)研究和理論分析。準(zhǔn)確地解決了梁的彎曲問題，并提出了圓軸扭轉(zhuǎn)的理論。 1744年，瑞士數(shù)學(xué)家歐拉（L.Euler,1707-1783） 提出了壓桿穩(wěn)定性臨界載荷的計(jì)算公式。強(qiáng)度問題F1F3F2F4F5F62.材料力學(xué)的任務(wù)強(qiáng)度問題K165次列車兩車廂在四川廣漢墜江 2.材料力學(xué)的任務(wù)強(qiáng)度問題當(dāng)作用一定牽引力，牽引鋼纜應(yīng)多粗？確保插樁不被從冰山中拉出的最小深度？強(qiáng)度問題剛度問題剛度問題剛度問題Space Shuttle Discovery穩(wěn)定問題3000米深水半潛式鉆井平臺“身高”136米 “

3、體重”3萬噸甲板面積相當(dāng)于一個標(biāo)準(zhǔn)足球場穩(wěn)定問題強(qiáng)度安全剛度：構(gòu)件抵抗變形的能力；穩(wěn)定性：受壓構(gòu)件保持原有直 線形式平衡的能力。強(qiáng)度：構(gòu)件抵抗破壞的能力；經(jīng)濟(jì)材料力學(xué)的任務(wù)構(gòu)件： 機(jī)器的零件或結(jié)構(gòu)物的桿件。材料力學(xué)的任務(wù)：為構(gòu)件提供強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性計(jì)算的理論和方法；為構(gòu)件選用適宜的材料，確定合理的截面尺寸；達(dá)到既經(jīng)濟(jì)又安全的目的。3. 研究方法：理論分析實(shí)驗(yàn)分析計(jì)算分析大型結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室鋼結(jié)構(gòu)接頭齒輪嚙合4.變形固體的基本假設(shè)變形 ：固體尺寸和形狀的改變。彈性變形 塑性變形變形固體的基本假設(shè)：連續(xù)性假設(shè)均勻性假設(shè)各向同性假設(shè)灰口鑄鐵的顯微組織球墨鑄鐵的 顯微組織普通鋼材的 顯微組織優(yōu)質(zhì)鋼材的 顯

4、微組織7.外力及其分類分布特點(diǎn)體積力表面力載荷的性質(zhì)靜載動荷外力：周圍物體對所研究構(gòu)件施加的作用力載荷 約束反力8. 內(nèi)力 截面法和應(yīng)力的概念內(nèi)力： 在外力作用下，由于變形物體內(nèi)一部分與 其它部分的相互作用力。單位 : N 、kN方法：截面法內(nèi)力分布于整個截面上是作用力與反作用力，成對出現(xiàn)思考： 是否可以直接用平衡方程求此分布內(nèi)力？變形體剛化公理 例 ： 求圖示桿件m-m截面內(nèi)力。qL/2qL/2截面法求內(nèi)力的基本思路：1.確定構(gòu)件所受所有外力； 用平衡方程求約束反力2.在需求內(nèi)力的地方用假想截面將構(gòu)件截開，任取一部分進(jìn)行受力分析；外力（載荷、約束反力）內(nèi)力3.由整體平衡，則局部平衡，通過平衡方程求指定截面上的內(nèi)力。 圖示拉桿在橫截平面、斜截平面圓弧曲面上的內(nèi)力是否相等？相 等應(yīng)力：截面上一點(diǎn)處內(nèi)力的分布集度單位 : N/m2 (Pa) MPa GPaA的平均（總）應(yīng)力A的平均正應(yīng)力 A的平均剪應(yīng)力B點(diǎn)（總）應(yīng)力 B點(diǎn)正應(yīng)力 B點(diǎn)剪應(yīng)力9. 變形與應(yīng)變線位移桿件某點(diǎn)變形前后位置的連線角位移變形后桿件某線段或平面轉(zhuǎn)過的角度線應(yīng)變A點(diǎn)的線應(yīng)變角應(yīng)變直角的改變量平均線應(yīng)變單元體圖示梁在P的作用下：1. AB、BC段是否都產(chǎn)生位移？2. AB、BC段是否都產(chǎn)生變形？10.