工程力學(xué)-緒論

工程力學(xué)考核:期末70%/課堂參與、平時(shí)測驗(yàn)30%作業(yè):1、復(fù)習(xí)講過的內(nèi)容后總結(jié)(自我評價(jià))2、思考題與習(xí)題.要求認(rèn)真獨(dú)立完成,

工整,用工具作圖教學(xué)安排總學(xué)時(shí):80本學(xué)期1-16周還記得學(xué)過那些力學(xué)知識?

?安全與經(jīng)濟(jì)問題剛體變形體緒論

變形：構(gòu)件尺寸與形狀的變化

破壞——顯著的塑性變形和斷裂?！?-1本課的任務(wù)

失穩(wěn)——原有平衡形式的喪失。構(gòu)件的響應(yīng)：強(qiáng)度問題剛度問題咱們做個(gè)變形試驗(yàn)。塔科馬大橋使用了嶄新而沒有經(jīng)過驗(yàn)證的橋梁設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，使大橋建成后毀于風(fēng)力造成的扭轉(zhuǎn)變形，并不斷振動。這是由于風(fēng)力帶來的顫振和扭轉(zhuǎn)。風(fēng)速等于顫振速度，結(jié)構(gòu)振動發(fā)散。塔科馬大橋（TacomaBridge）。大橋的施工質(zhì)量是無可挑剔，為什么？

剛度不足引起穩(wěn)定性問題毀壞的高壓電線塔穩(wěn)定性問題

構(gòu)件的承載能力：

強(qiáng)度—構(gòu)件在外力作用下抵抗破壞的能力；

剛度—構(gòu)件在外力作用下抵抗變形的能力；穩(wěn)定性—構(gòu)件在外力作用下保持原有平衡形式的能力。

本課程的任務(wù)：在滿足強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性的要求下，為設(shè)計(jì)既經(jīng)濟(jì)又安全的構(gòu)件，提高必要的理論基礎(chǔ)和計(jì)算方法。

1、實(shí)驗(yàn)分析方法：材料的力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)，通過試驗(yàn)機(jī)測定不同材料的彈性常數(shù)(例如楊氏模量)、材料的物性關(guān)系?！?-2力學(xué)的分析方法材料試驗(yàn)機(jī)2、計(jì)算機(jī)分析方法穩(wěn)定問題計(jì)算機(jī)分析方法變形問題破壞問題3、經(jīng)典分析方法：本課程中采用的一些理論計(jì)算方法材料力學(xué)的分析方法是在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，對于問題做一些科學(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)用的理論公式。

材料力學(xué)的研究對象

桿件，簡單桿系，某些形狀與受力都較簡單的板殼

桿件：l＞＞b,h軸線橫截面

板殼：t<<a,b中面§1-3材料力學(xué)的研究對象及基本假設(shè)

討論：僅研究桿件，有何意義？棟梁骨架螺栓材料力學(xué)的基本假設(shè)

連續(xù)性：認(rèn)為材料無空隙地充滿于整個(gè)構(gòu)件。

均勻性：構(gòu)件內(nèi)每一處的力學(xué)性能相同。

各向同性：構(gòu)件某一處材料沿各個(gè)方向的力學(xué)性能相同。

小變形：構(gòu)件變形大小遠(yuǎn)小于其原始尺寸。一、外力§1-5材料力學(xué)的基本概念－－外力與內(nèi)力表面力：氣體、液體壓力，接觸壓力。體積力：重力，電磁力等。分布力集中力

作用方式靜載荷：不隨時(shí)間改變或變化很慢。動載荷：隨時(shí)間顯著變化或使構(gòu)件各質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生明顯加速度。

隨時(shí)間變化性質(zhì)

內(nèi)力的求法：截面法內(nèi)力：構(gòu)件內(nèi)部相連各部分之間有相互作用力。二、內(nèi)力與截面法1111

內(nèi)力分量軸力—FN剪力—FSx,FSy扭矩—Mx彎矩—My，

MzF2F1yxzFSzCFSyFNMzMxMy外力相互平衡內(nèi)力與外力平衡F1F3F2Fn假想截面F1F2F3Fn分布內(nèi)力截面法（平衡的方法）

截面法求內(nèi)力的步驟(切、取、代、平)

1、用假想截面將桿件切開2、取分離體；3、用作用于截面上的內(nèi)力代替棄去部分對留下部分的作用(畫分離體受力圖)；4、對分離體建立平衡方程，求得內(nèi)力。1、截面法求內(nèi)力是根據(jù)平衡方程，與材料屬性無關(guān)；2、內(nèi)力與所處截面有關(guān)，不同的截面，內(nèi)力不同；3、內(nèi)力是作用在切開截面上的連續(xù)分布力，利用平衡方程求出的是內(nèi)力的合力或合力矩。

注意：例：求下面兩種情況下，1-1截面上的內(nèi)力。1各向異性材料FFF2F12一、正應(yīng)力與切應(yīng)力§1-4材料力學(xué)的基本概念－－應(yīng)力切面上K點(diǎn)的應(yīng)力：

F2ΔAKDFF1ΔFS正應(yīng)力：切應(yīng)力：△A內(nèi)平均應(yīng)力：

應(yīng)力特點(diǎn)1.應(yīng)力p是矢量，思考：與力矢量的區(qū)別與聯(lián)系？？

應(yīng)力單位（Pa－Pascal

帕）（M－Mega

兆）2.同一橫截面上，不同點(diǎn)處的應(yīng)力一般不同3.過同一點(diǎn)，不同方位截面上的應(yīng)力一般不同單向受力純剪切’兩種基本應(yīng)力狀態(tài)二、

單向應(yīng)力、純剪切棱邊長度改變abb’棱邊夾角改變abb’§1-4材料力學(xué)的基本概念－－應(yīng)變變形的分類正應(yīng)變定義ab線段的平均正應(yīng)變a點(diǎn)沿ab方向的正應(yīng)變切應(yīng)變定義直角bac的改變量——直角bac的切應(yīng)變cc’ab正應(yīng)變特點(diǎn):

正應(yīng)變是無量綱量過同一點(diǎn)，不同方位的正應(yīng)變一般不同切應(yīng)變?yōu)闊o量綱量切應(yīng)變單位為radabb’思考：某構(gòu)件A點(diǎn)處的BAC=600,構(gòu)件受力后變成59.50,A點(diǎn)的切應(yīng)變g=600-59.50=0.50,是否正確？60059.50ACC’B’B

切應(yīng)變用弧度表示切應(yīng)變?yōu)槲Ⅲw相鄰直角邊改變量拉伸或壓縮（tensionorcompression）

當(dāng)桿件兩端承受沿軸線方向的拉力或壓力載荷時(shí)，桿件將產(chǎn)生軸向伸長或壓縮變形?！?-5變形的基本形式－－剪切(shearing)

在平行于桿橫截面的兩個(gè)相距很近的平面內(nèi)，方向相對地作用著兩個(gè)橫向力，當(dāng)這兩個(gè)力相互錯(cuò)動并保持二者之間的距離不變時(shí)，桿件將產(chǎn)生剪切變形?！?-5變形的基本形式－－剪切(shearing)剪切(shearing)扭轉(zhuǎn)(torsion)§1-5變形的基本形式－－彎曲(bend)§1-5變形的基本形式－－桿件（按受力與變形）分類桿軸梁

20世紀(jì)產(chǎn)生的諸多高新技術(shù)，如高層建筑、航空航天器、機(jī)器人、高速列車等許多重要工程是在力學(xué)指導(dǎo)下得以實(shí)現(xiàn)，并不斷發(fā)展完善的。

§1-6力學(xué)重要嗎?西安飛機(jī)制造公司有一臺5噸的起重機(jī),有8噸的貨物需要起吊,您有辦法嗎?美國“羅斯?！碧柡侥?/p>

機(jī)器人技術(shù)哈佛研發(fā)的機(jī)器蒼蠅試弓定力圖—東漢趙州橋—隋朝(使用至今）

中國古代有關(guān)力學(xué)的應(yīng)用§1-7力學(xué)發(fā)展簡介

中國古代力學(xué)史的啟示自豪：世界文明發(fā)源地之一遺憾：少有完整科學(xué)理論未來：科學(xué)再次振興與騰飛

材料力學(xué)在近代的發(fā)展伽利略1638年：材料力學(xué)的開端《關(guān)于兩種新科學(xué)的對話》開創(chuàng)了用實(shí)驗(yàn)觀察——假設(shè)——形成科學(xué)理論的方法提出了彎曲橫截面上的正應(yīng)力均布的不正確結(jié)論胡克的彈性實(shí)驗(yàn)裝置1678年：發(fā)現(xiàn)“胡克定律”庫倫：對伽利略梁的彎曲正應(yīng)力進(jìn)行了修正(法國)圣維南研究了扭轉(zhuǎn)和彎曲問題，提出了“圣維南原理”伯努利：

1705年得到了有關(guān)梁的正確應(yīng)力分布(英國)托馬斯.楊定義“彈性模量”(法國)泊松定義“泊松比”(瑞士)歐拉討論了壓桿穩(wěn)定問題，引入了臨界載荷的概念。鐵摩辛柯建立“鐵摩辛柯梁”模型研究了圓孔附近的應(yīng)力集中問題，梁板的彎曲振動問題，薄壁桿件扭轉(zhuǎn)問題，彈性系統(tǒng)穩(wěn)定性問題等出版了大量力學(xué)教材：《材料力學(xué)》，《高等材料力學(xué)》，《結(jié)構(gòu)力學(xué)》，《板殼理論》等20多部

材料力學(xué)在現(xiàn)代的發(fā)展19世紀(jì)中葉，鐵路橋梁工程的發(fā)展，大大推動了材料力學(xué)的發(fā)展；當(dāng)時(shí)，材料力學(xué)的主要研究