學(xué)習(xí)特點(diǎn)：基本按順序講課,有取有舍課后復(fù)習(xí),有一定的

1、學(xué)習(xí)特點(diǎn)： 基本按順序講課，有取有舍 課后復(fù)習(xí)，有一定的習(xí)題量作業(yè)要求： 1. A4或16K幅面，可用本，可用紙，紙上無橫線，留出頁邊距。 2. 用直尺和鉛筆畫圖。 3. 班級(jí)、姓名、學(xué)號(hào)寫在正上方。 4. 要有必要的文字說明，先公式，再代入數(shù)值。緒論1 材料力學(xué)的任務(wù) 材料力學(xué)是固體力學(xué)的一個(gè)分支，通過研究物體（構(gòu)件）在外力作用下的力與變形、破壞的規(guī)律，建立起基礎(chǔ)理論和計(jì)算方法，使設(shè)計(jì)的構(gòu)件在強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性三方面都滿足要求。 1.強(qiáng)度 是指構(gòu)件抵抗破壞的能力，在一定的外力作用下構(gòu)件不發(fā)生斷裂或顯著的塑性變形。趙州橋建于隋代(605-616）,由匠師李春監(jiān)造趙州橋,又名安濟(jì)橋,坐落趙縣城皎

2、河之上 2.剛度 是指構(gòu)件抵抗變形的能力，在一定的外力作用下構(gòu)件不發(fā)生過大的變形。 丹麥風(fēng)車破壞。3.穩(wěn)定性 是指構(gòu)件維持其原有平衡形式的能力。實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，有些構(gòu)件在特定的載荷作用下，將不能維持其原有的平衡形式。 構(gòu)件具有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性是保證構(gòu)件正常、安全工作的基本要求。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)構(gòu)件時(shí)還應(yīng)考慮合理選用材料和降低造價(jià)成本等。 美國的Tacoma橋于1940年11月7日因風(fēng)力引起的振動(dòng)而產(chǎn)生斷裂。構(gòu)件：工程實(shí)際中組成各類機(jī)械和結(jié)構(gòu)的零、部件的統(tǒng)稱。載荷：工程機(jī)械和結(jié)構(gòu)在工作中，構(gòu)件受到的外力作用。變形：構(gòu)件在載荷作用下其幾何尺寸和外形發(fā)生的變化。構(gòu)件的變形分為兩類： 一類是外力解

3、除后可消失的變形，這是彈性變形。另一類是外力解除后不能消失的變形，這是塑性變形。2 材料力學(xué)的基本假設(shè) 材料力學(xué)所研究的是可變形固體，因材料不同，其具體的組成和微觀結(jié)構(gòu)更是非常復(fù)雜。為此，采用如下假設(shè)對(duì)其簡化：連續(xù)均勻性假設(shè) 假定物體在其占有的空間內(nèi)毫無空隙地充滿了物質(zhì)，且各點(diǎn)的力學(xué)性能是完全一樣的。物體在變形前是連續(xù)的，變形后仍然是連續(xù)的，既不產(chǎn)生新的空隙，也不發(fā)生重疊。各向同性假設(shè) 假定物體沿各個(gè)方向均具有相同的力學(xué)性能，這僅在宏觀上成立。例如金屬由晶粒組成，沿各個(gè)方向晶粒具有不同的力學(xué)性能，但金屬構(gòu)件中包含的晶粒極多，而且在排列上又是隨機(jī)的，因此，在宏觀尺度上，金屬仍呈現(xiàn)為各向同性材料。

4、實(shí)踐證明： 在連續(xù)均勻、各向同性假設(shè)基礎(chǔ)上建立起的材料力學(xué)理論和計(jì)算方法基本上符合真實(shí)構(gòu)件在外力作用下的表現(xiàn)， 因此這些假設(shè)得以成立。小變形假設(shè) 假設(shè)構(gòu)件在外力作用下幾何尺寸的改變量與原始尺寸相比非常小。在考慮構(gòu)件的強(qiáng)度和剛度問題時(shí)，往往忽略變形的影響，仍按變形前的幾何形狀和原始尺寸考慮。這樣不僅簡化了計(jì)算過程，同時(shí)也能滿足工程計(jì)算的精度要求。 3 材料力學(xué)的研究對(duì)象及變形形式 工程中的構(gòu)件外形多種多樣，大致歸納為四類：即桿、平板、殼和塊體（圖1）。圖1 如果構(gòu)件的一個(gè)方向尺寸遠(yuǎn)大于其它兩個(gè)方向的尺寸，該構(gòu)件稱為桿件。 桿件的形狀和尺寸通過軸線和橫截面描述，軸線通過各橫截面的形心并與橫截面相互

5、垂直。根據(jù)軸線是直線或曲線不同，桿件分為直桿和曲桿兩類。根據(jù)橫截面尺寸不變或變化，又可分為等截面桿和變截面桿兩類。 如果構(gòu)件的一個(gè)方向尺寸遠(yuǎn)小于其它兩個(gè)方向的尺寸，該構(gòu)件稱為板件。平分板件厚度的幾何面稱為中面。中面為平面的稱為平板，中面為曲面的稱為殼。 三個(gè)方向的尺寸相差不多，屬同一量級(jí)的構(gòu)件稱為塊體。 材料力學(xué)的研究對(duì)象主要是桿，以及由若干桿組成的桿系，同時(shí)也研究一些簡單形狀和受力的平板和殼。 構(gòu)件在外力作用下會(huì)發(fā)生變形，其變形形式因載荷不同可以多種多樣。但最基本的變形形式是拉伸（壓縮）、剪切、扭轉(zhuǎn)和彎曲四種。由這四種基本變形可以組合成復(fù)雜的變形。 四種基本變形的實(shí)例 FF (a) 拉伸（壓

6、縮）空間桁架中的桿在受載時(shí)主要發(fā)生拉伸（壓縮）變形 (b) 剪切(c) 扭轉(zhuǎn)法蘭盤上的螺栓在工作時(shí)發(fā)生剪切變形 傳動(dòng)軸則發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形 橋式起重機(jī)的橫梁在工作時(shí)的變形形式是彎曲 緒論4 內(nèi)力、截面法和應(yīng)力 構(gòu)件在外力（包括載荷和約束力）作用下發(fā)生變形。構(gòu)件內(nèi)部相鄰兩部分之間由此產(chǎn)生的相互作用力稱為內(nèi)力。內(nèi)力與外力、溫度變化等因素有關(guān)。構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性與內(nèi)力的大小及其在構(gòu)件內(nèi)部的分布情況緊密相關(guān)，所以，內(nèi)力分析是材料力學(xué)的基礎(chǔ)。為了分析構(gòu)件的內(nèi)力，常常采用截面法。 緒論 以圖中m-m 截面上內(nèi)力為例說明截面法的分析過程。1.假想地沿m-m截面把物體切分為A、B兩部分。mmmmAxyzFMm

7、m(c)B緒論 2.選擇A部分作為研究對(duì)象。在A部分的m-m截面上作用著B 部分對(duì)A部分的作用力。該作用力以分布內(nèi)力形式作用在m-m截面的各點(diǎn)上。將截面上這些分布內(nèi)力合成后通常得到主矢F 和主矩M 。mmAxyzFMmm B緒論3由于構(gòu)件在整體上是平衡的，被切出的A部分也應(yīng)是平衡的。利用A部分的靜力平衡條件可以求出主矢F 和主矩M。 需要指出的是： 如果以B部分為研究對(duì)象，也可求出A部分對(duì)其作用力。顯然， 它們互為作用力和反作用力。緒論 一般地說， m-m截面上的各點(diǎn)處分布內(nèi)力的大小和方向均不同。在C點(diǎn)周圍微小面積A上內(nèi)力總和為F，如圖2所示。 圖2FFSFNCApC緒論 F 沿截面法線和切線的分量分別是FN、FS， 定義微面積A上的平均應(yīng)力、平均正應(yīng)力和平均切應(yīng)力分別為： (1)當(dāng)A0時(shí)，取極限求得C點(diǎn)處的應(yīng)力、正應(yīng)力和切應(yīng)力分別為： (2)緒論 顯然，應(yīng)力p沿截面的法向與切線分解后分別得到正應(yīng)力 和切應(yīng)力