華北理工大學材料力學劉文增第五版第1章緒論

材料力學MechanicsofMaterials趙玉民單位：建工學院力學教研室電話課教師：第1章緒論§1.1材料力學的任務一、構件的概念及特點1、構件(element)工程中的受力結構稱為工程結構，工程結構的組成部分稱為結構構件，簡稱為構件。2、構件的特點承載能力有限,需要設計計算。二、構件正常工作的要求1．強度要求強度(strength)：構件抵抗外力破壞(破裂或出現(xiàn)過大的塑性變形)的能力。強度要求：在規(guī)定的載荷作用下構件應有足夠的抵抗破壞的能力。工程結構圖吊車圖２．剛度要求剛度(stiffness)：構件在外力作用下,抵抗彈性變形的能力。剛度要求：構件在規(guī)定的載荷作用下應有足夠的抵抗變形的能力，使之不超過工程允許的范圍。３．穩(wěn)定性要求穩(wěn)定性(stability)：構件在外力作用下,抵抗原有平衡狀態(tài)發(fā)生改變的能力。穩(wěn)定性要求：構件在規(guī)定的載荷作用下應有足夠的保持原有平衡狀態(tài)的能力。吊車圖工程結構圖注意：強度是構件必須滿足的基本要求。工程中有些構件不需要考慮剛度要求。有些構件不存在穩(wěn)定性問題?！欤?2變形固體的基本假設研究構件的強度，剛度和穩(wěn)定性問題，為構件的設計提出必要的理論基礎和計算方法。四、材料力學的研究方法理論研究和試驗分析相結合的方法。三、材料力學的任務一、變形固體在外力作用下可變形的固體。二、變形固體的基本假設１．連續(xù)性假設認為組成固體的物質不留空隙地充滿了固體的體積。２．均勻性假設認為在固體內到處有相同的力學性能。３．各向同性假設認為無論沿任何方向，固體的力學性能都是相同的?！欤?３外力及其分類一、外力二、外力分類周圍物體對構件的作用。１．按作用方式劃分：外力表面力體積力（如：重力，慣性力）集中力面分布力線分布力2．按作用趨勢劃分：外力主動力，又稱為載荷約束力靜載荷動載荷§1.4內力、截面法和應力的概念一、內力(internalforce)１．定義：物體內部各部分之間因外力作用而引起的附加相互作用力稱為內力。２．性質：內力隨外力的出現(xiàn)而出現(xiàn)增大而增大；物體內部質點間的相對位移隨內力的增大而增大。３．截面上的內力：特點：為連續(xù)分布的分布力系。概念：指某截面上截面兩側質點間的相互作用力。截面上分布力系向某一點簡化得到的主矢FR和主矩M及他們的各個分量(FNx,FQy,FQz,Mx,My,Mz)簡稱為截面上的內力。二、截面法１．截面法：用截面假想地把構件分成兩部分，以顯示并確定內力的方法稱為截面法。２．截面法求內力的三個步驟：(１)沿欲求內力截面截開，保留一部分；(２)用內力代替舍去部分的作用；(３)利用靜力平衡方程求內力。

例１.1鉆床如圖所示，在載荷F作用下，試確定m-m截面上的內力。解：(１)沿m-m面假想截開，將鉆床分成兩部分，取上半部分為研究對象。(２)確定內力分量，建立坐標系。(３)由平衡條件求內力。由：得：三、應力(stress)1.定義:

截面內某一點處分布內力的集度稱為該點的應力。2.定義式：平均應力：應力：3.應力的兩個分量：(1)正應力：與截面正交的分量。(2)切應力：與截面相切的分量，又稱切應力。4.應力單位:基本單位：牛/米2（N/m2)稱為帕斯卡記為：Pa。常用單位：KPa(103Pa)，Mpa(106Pa)，GPa(109Pa).§1.5變形與應變一、變形(deformation)2.度量：二、應變(strain)（1）線應變：固體質點間的相對位移量。1.定義：變形固體某一微小部分的相對變形量。固體質點之間產生相對運動稱為變形。1.應變的概念：平均線應變：線應變：（2）切應變（角應變）：2.應變分量：§1.6桿件變形的基本形式2.小變形問題的簡化計算：1.小變形問題：一、桿件(bar)的概念構件的變形較構件外形尺寸為微小量時的受力變形問題。簡化方法：將位移、變形和應變作為微量來處理。1.構件類型：桿：板：殼：塊：2.桿件的兩個要素：3.桿件分類：等截面直桿，變截面直桿，等截面曲桿，變截面曲桿。軸線橫截面三、小變形問題的計算吊車圖如：原始尺寸法。二、桿件的基本變形1.軸向拉伸或壓縮：2.剪切：受力特征：外力合力作用線與桿軸線重合。變形特征：主要是軸向伸長或縮短。變形特征：相鄰截面發(fā)生相對錯動變形。受力特征：桿件受到大小相等方向相反作用線很近的一對橫向外力作用。3.扭轉：4.彎曲：變形特征：桿件橫截面間發(fā)生繞軸線相對轉動。受力特征：橫截面外力合力為垂直于桿軸線的力偶。受力特征：受到橫向外力作用。變形特征：