材料力學(xué)基礎(chǔ)緒論

1、材料力學(xué)基礎(chǔ)緒論2022/7/22Mechanics of Materials材料力學(xué)主要研究桿件的強度、剛度和穩(wěn)定性等問題，以理論分析為基礎(chǔ)，培養(yǎng)學(xué)生將工程實際問題提煉成力學(xué)問題（即力學(xué)建模），從而進行求解的能力以及實驗技能，發(fā)揮其他課程不可替代的綜合素質(zhì)教育作用，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下堅實的基礎(chǔ)。 材料力學(xué)研究什么？2022/7/22Mechanics of Materials2022/7/22Mechanics of Materials2022/7/22Mechanics of Materialsroller2022/7/22Mechanics of Materials2022/7/22M

2、echanics of Materials理論力學(xué)材料力學(xué)研究物體機械運動一般規(guī)律的科學(xué)剛體研究構(gòu)件承載能力的一門科學(xué)變形固體2022/7/22第一章 緒論1-1 材料力學(xué)的任務(wù)1-2 變形固體的基本假設(shè)1-3 外力及其分類1-4 內(nèi)力、截面法和應(yīng)力的概念1-5 變形與應(yīng)變1-6 桿件變形的基本形式2022/7/22第一章 緒論工程結(jié)構(gòu)或機械的各組成部分統(tǒng)稱為構(gòu)件1-1 材料力學(xué)的任務(wù)2022/7/22第一章 緒論工程結(jié)構(gòu)或機械結(jié)構(gòu)實例：2022/7/22第一章 緒論工程結(jié)構(gòu)或機械結(jié)構(gòu)實例：2022/7/22第一章 緒論工程結(jié)構(gòu)或機械結(jié)構(gòu)實例：2022/7/22第一章 緒論1-1 材料力學(xué)的任

3、務(wù)對構(gòu)件在荷載作用下正常工作的要求. 具有足夠的強度規(guī)定荷載作用下不應(yīng)破壞。FFaFF鋼 筋b2022/7/22第一章 緒論1-1 材料力學(xué)的任務(wù) 美國的Tacoma老橋于1940年11月7日因風(fēng)力引起的振動而產(chǎn)生斷裂強度問題：2022/7/22第一章 緒論1-1 材料力學(xué)的任務(wù)強度問題：垮塌后的彩虹橋 1999年1月4日，我國重慶市綦江縣彩虹橋發(fā)生垮塌，造成： 40人死亡； 14人受傷； 直接經(jīng)濟損失631萬元。2022/7/22第一章 緒論1-1 材料力學(xué)的任務(wù)對構(gòu)件在荷載作用下正常工作的要求. 具有足夠的剛度荷載作用下的彈性變形不超過工程允許范圍。荷載未作用時荷載去除后荷載作用下F202

4、2/7/22第一章 緒論1-1 材料力學(xué)的任務(wù)彈性變形：2022/7/22第一章 緒論1-1 材料力學(xué)的任務(wù)剛度問題：2022/7/22第一章 緒論1-1 材料力學(xué)的任務(wù)剛度問題：2022/7/22第一章 緒論1-1 材料力學(xué)的任務(wù)對構(gòu)件在荷載作用下正常工作的要求. 滿足穩(wěn)定性要求荷載作用下桿件能保持原有形態(tài)的平衡。2022/7/22第一章 緒論1-1 材料力學(xué)的任務(wù)穩(wěn)定性問題：2022/7/22第一章 緒論1-1 材料力學(xué)的任務(wù)穩(wěn)定性問題：2022/7/22 在滿足上述強度、剛度和穩(wěn)定性要求的同時，須盡可能合理選用材料和降低材料消耗量，以節(jié)約投資。第一章 緒論材料力學(xué)包含的兩個方面理論分析實

5、驗研究測定材料的力學(xué)性能；解決某些不能全靠理論分析的問題2022/7/22第一章 緒論對可變形固體的基本假設(shè)：1-2 變形固體的基本假設(shè). 連續(xù)性假設(shè)物質(zhì)不留空隙地充滿了整個固體。（可用微積分?jǐn)?shù)學(xué)工具，力學(xué)量是坐標(biāo)連續(xù)函數(shù)。 ） . 均勻性假設(shè)固體內(nèi)各點處材料的力學(xué)性能相同。（晶粒在統(tǒng)計意義上是平均的）。 . 各向同性假設(shè)固體內(nèi)各點沿各方向的力學(xué)性質(zhì)完全相同。（這樣的材料稱為各向同性材料；沿各方向的力學(xué)性質(zhì)不同的材料稱為各向異性材料。）2022/7/22第一章 緒論 外力按作用方式分：體積力： 重力、慣性力；表面力：水壓力、面接觸的力；1-3 外力及其分類2022/7/22第一章 緒論1-3

6、外力及其分類鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的自重是主要載荷2022/7/22第一章 緒論1-3 外力及其分類水閘的水壓力是表面力，為分布載荷2022/7/22第一章 緒論 外力按分布面積分：分布力：體積力、表面力；集中力：火車車輪對鋼軌、支座等。1-3 外力及其分類2022/7/22第一章 緒論 外力按隨時間變化分：靜載荷：自重，變化相對較慢；動載荷：交變載荷、沖擊；1-3 外力及其分類2022/7/22第一章 緒論1-4 內(nèi)力、截面法和應(yīng)力的概念內(nèi)力：受外力作用引起的相互作用；材料力學(xué)中的內(nèi)力：物體內(nèi)部各部分之間因外力而引起的附加相互作用力，即“附加內(nèi)力”； 內(nèi)力隨外力的增加而加大，隨外力的撤除而消失。20

7、22/7/22第一章 緒論1-4 內(nèi)力、截面法和應(yīng)力的概念主矢主矩xyzFNTFsyFszMyMz內(nèi)力：軸向分量:力：軸力 FN力矩：扭矩T橫向分量:力：剪力 Fsy、FSZ 力矩：彎矩 My、Mz2022/7/22第一章 緒論1-4 內(nèi)力、截面法和應(yīng)力的概念截面法的求解步驟：截開代替 平衡2022/7/221-4 內(nèi)力、截面法和應(yīng)力的概念例1-4-1：在載荷F作用下的懸臂梁如圖所示，試確定截面mm上的內(nèi)力。第一章 緒論FSMFFaamm2022/7/22第一章 緒論1-4 內(nèi)力、截面法和應(yīng)力的概念例1-4-2：鉆床如圖所示，在載荷P作用下，試確定截面mm上的內(nèi)力。2022/7/22第一章 緒

8、論POFNM2022/7/22第一章 緒論1-4 內(nèi)力、截面法和應(yīng)力的概念應(yīng)力：內(nèi)力系在某點的內(nèi)力集度，反映內(nèi)力系在該點的強弱。FNAC2022/7/22第一章 緒論1-4 內(nèi)力、截面法和應(yīng)力的概念應(yīng)力p可分解：正應(yīng)力 ； 切應(yīng)力。 p應(yīng)力單位：牛/米2（N/m2），稱為帕斯卡或簡稱帕（Pa）。通常使用的是兆帕，即MPa（ 1MPa=106Pa)2022/7/22第一章 緒論1-5 變形和應(yīng)變xyMM DxMLNMLNDx+ s2022/7/22第一章 緒論線應(yīng)變與角應(yīng)變DxMLNMLNDx+ s2022/7/22例1-5-1:求ab邊的平均應(yīng)變和ab、ad 兩邊夾角的變化250200adcb

9、a0.025g第一章 緒論2022/7/22第一章 緒論250200adcba0.025g2022/7/22小變形假設(shè)ABCF12 遠小于構(gòu)件的最小尺寸，在研究構(gòu)件的平衡和運動時按變形前的原始尺寸進行計算，以保證問題在幾何上是線性的。這樣，計算得到了很大的簡化。第一章 緒論2022/7/22P第一章 緒論FN1FN2P2022/7/221-6 桿件變形的基本形式構(gòu)件的分類：桿件、板殼*、塊體*桿件：直桿：折桿：曲桿：等截面直桿、變截面直桿等截面折桿、變截面折桿*等截面曲桿、變截面曲桿*第一章 緒論第一章 緒論2022/7/22桿件縱向尺寸（長度）遠比橫向尺寸大得多的構(gòu)件。直桿軸線為直線的桿曲桿軸線為曲線的桿等截面直桿橫截面的形狀和大小不變的直桿第一章 緒論1-6 桿件變形的基本形式2022/7/22板和殼：構(gòu)件一個方向的尺寸（厚度）遠小于其它兩個方向的尺寸。塊件：三個方向（長、寬、高）的尺寸相差不多的構(gòu)件 第一章 緒論1-6 桿件變形的基本形式2022/7/22第一章 緒論1、拉伸或壓縮實例2022/7/221、軸向拉伸或壓縮受力特征變形特征第一章 緒論2022/7/222、剪切實例第一章 緒論2022/7/222、剪切第一章 緒論受力特征變形特征2022/7/223、扭轉(zhuǎn)實例第一章 緒論2022/7/223、扭轉(zhuǎn)第一章 緒