材料力學(xué) 第一章 緒論

1材料力學(xué)2第一章緒論本章內(nèi)容: 1材料力學(xué)的任務(wù)與研究對(duì)象

2材料力學(xué)的基本假設(shè)

3外力與內(nèi)力

4正應(yīng)力與切應(yīng)力

5正應(yīng)變與切應(yīng)變

3§1.1材料力學(xué)的任務(wù)與研究對(duì)象本節(jié)內(nèi)容：

1基本概念

2材料力學(xué)的任務(wù)

3材料力學(xué)的研究對(duì)象

4材料力學(xué)與工程問(wèn)題

4理論力學(xué)變形固體材料力學(xué)屬固體力學(xué)研究剛體，研究力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系。材料力學(xué)研究變形體，研究力與變形的關(guān)系。1基本概念

構(gòu)件:工程結(jié)構(gòu)或機(jī)械的各組成部分。51基本概念構(gòu)件的分類：桿；板、殼體；塊體。構(gòu)件:工程結(jié)構(gòu)或機(jī)械的各組成部分。

對(duì)構(gòu)件的三項(xiàng) 基本要求

強(qiáng)度構(gòu)件應(yīng)具有足夠的抵抗破壞的能力。

剛度構(gòu)件應(yīng)具有足夠的抵抗變形的能力。6

剛度構(gòu)件應(yīng)具有足夠的抵抗變形的能力。

穩(wěn)定性構(gòu)件應(yīng)具有足夠的保持其原有平衡狀態(tài)的能力.2材料力學(xué)的任務(wù)1）研究構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性；72材料力學(xué)的任務(wù)1）研究構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性；2）研究材料的力學(xué)性能；3）為合理解決工程構(gòu)件設(shè)計(jì)中安全性與經(jīng)濟(jì)性 之間的矛盾提供力學(xué)方面的依據(jù)。3

材料力學(xué)的研究對(duì)象桿件：一個(gè)方向的尺寸遠(yuǎn)大于其他兩個(gè)方向的尺寸的構(gòu)件。8材料力學(xué)中，主要研究桿件。軸線為直線的桿:

直桿；軸線為曲線的桿:

曲桿；橫截面的大小形狀不變的桿：等截面桿；否則:變截面桿。等截面直桿等直桿。94材料力學(xué)與工程問(wèn)題大量的工程問(wèn)題需要用到材料力學(xué)的理論和方法。10SpaceShuttleDiscovery

航空航天工程11

飛行器12前起落架鎖連桿安裝螺栓(銷子)發(fā)生斷裂。13高層建筑14大型橋梁承力柱橋面拉桿纜索江陰長(zhǎng)江大橋15江陰長(zhǎng)江大橋纜索長(zhǎng)度可調(diào)的拉桿防撞護(hù)欄16江陰長(zhǎng)江大橋的纜索17大型橋梁18

大型水利工程設(shè)施長(zhǎng)江三峽工程19海洋石油鉆井平臺(tái)204材料力學(xué)的研究方法

理論分析方法 探索新理論、新設(shè)計(jì)、新結(jié)構(gòu)。

實(shí)驗(yàn)方法

新理論、新設(shè)計(jì)、新結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)研究或驗(yàn)證。 實(shí)驗(yàn)方法在材料力學(xué)中占有重要地位。

計(jì)算機(jī)方法 用計(jì)算機(jī)和現(xiàn)代計(jì)算技術(shù)研究材料力學(xué)問(wèn)題。215材料力學(xué)與理論力學(xué)等課程的關(guān)系

與理論力學(xué)的關(guān)系理論力學(xué)中對(duì)剛體模型得到的原理和方法，對(duì)材料力學(xué)中的變形體是否可用？例如：平衡原理與平衡方法； 力系的等效與簡(jiǎn)化。理論力學(xué)是材料力學(xué)的基礎(chǔ)。理論力學(xué)的研究模型是剛體；材料力學(xué)的研究模型是變形體。

材料力學(xué)的后續(xù)課程22

材料力學(xué)的后續(xù)課程力學(xué)測(cè)試，機(jī)械原理，復(fù)合材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)，彈性力學(xué),疲勞與斷裂力學(xué)等。236教學(xué)要求等事宜材料力學(xué)是一門重要的基礎(chǔ)課，要學(xué)好材料力學(xué)必須要下一些功夫。

幾條建議：1、正確理解和掌握基本概念；2、熟練掌握基本定理和公式；3、課后及時(shí)看書復(fù)習(xí)，注意歸納總結(jié)；4、認(rèn)真、及時(shí)地完成課后作業(yè)；5、有問(wèn)題及時(shí)答疑。一定要自己做！24

作業(yè)要求題目可以不抄，但：

1必須寫明已知……，……，求……。

2原題圖一定要畫出；

3解題所需的受力圖、內(nèi)力圖等，一定要 認(rèn)真畫出。

作業(yè)的批改按規(guī)定，批改三分之一的作業(yè)。每個(gè)人的作業(yè)都批改，批改三分之一左右的題目。25

“缺交作業(yè)”

答疑安排

成績(jī)平時(shí)成績(jī)占30

；期末考試占70

參考書書名均為“材料力學(xué)”1孫訓(xùn)方主編；2劉鴻文主編3范欽珊主編（清華大學(xué)），等等。26§1.2材料力學(xué)的基本假設(shè)在材料力學(xué)中，對(duì)變形固體作如下假設(shè)：灰口鑄鐵的顯微組織球墨鑄鐵的顯微組織1.連續(xù)性假設(shè)：認(rèn)為整個(gè)物體所占空間內(nèi)毫無(wú)空隙地充滿物質(zhì)。272.均勻性假設(shè)：普通鋼材的顯微組織優(yōu)質(zhì)鋼材的顯微組織認(rèn)為物體內(nèi)的任何部分，其力學(xué)性能相同。3.各向同性假設(shè)：認(rèn)為物體在各個(gè)不同方向上的力學(xué)性能相同。

各向異性283.各向同性假設(shè)：認(rèn)為物體內(nèi)在各個(gè)不同方向 上的力學(xué)性能相同。4.小變形假設(shè)：因此，在列平衡方程求力時(shí)，可忽略變形，仍認(rèn)為構(gòu)件的變形極其微小，比構(gòu)件本身尺寸要小得多。用變形前的形狀和尺寸。

原始尺寸原理29§1.3外力與內(nèi)力外力是外部物體對(duì)構(gòu)件的作用力，包括外加載荷和約束反力。1.按外力在構(gòu)件表面的分布情況:2.按外力是否隨時(shí)間變化分為：

靜載荷和動(dòng)載荷1）分布力：2）集中力：連續(xù)分布在構(gòu)件表面上某一范圍的力。作用在構(gòu)件上的力可以簡(jiǎn)化為作用于一點(diǎn)處的力。302.按外力是否隨時(shí)間變化分為：

靜載荷和動(dòng)載荷1）靜載荷：載荷緩慢地由零增加到某一定值后，就保持不變或變動(dòng)很不顯著的載荷。2）動(dòng)載荷：動(dòng)載荷又可分為：交變載荷和沖擊載荷。載荷隨時(shí)間而變化。31二內(nèi)力與截面法1.內(nèi)力內(nèi)力

由于變形引起的物體內(nèi)部的附加力。物體受外力作用后，由于變形，其內(nèi)部各點(diǎn)均會(huì)發(fā)生相對(duì)位移，因而產(chǎn)生相互作用力。322.截面法為求出內(nèi)力，采用截面法。

變形體內(nèi)力的特征: (1)連續(xù)分布力系；

(2)與外力組成平衡力系。33

內(nèi)力的主矢和主矩以后講內(nèi)力，就是指內(nèi)力主矢和主矩:FR，M。一般是向截面的形心簡(jiǎn)化的主矢和主矩。

內(nèi)力的分量34主矢主矩xyzNTQyQzMyMz

內(nèi)力的分量N

軸力;T

扭矩;Qy,Qz

剪力;My,Mz

彎矩。35

截面法的步驟沿截面假想地截開(kāi)，留下一部分作為研究對(duì) 象，棄去另一部分；用作用于截面上的內(nèi)力代替棄去部分對(duì)留下部 分的作用；對(duì)留下部分，列平衡方程求出內(nèi)力。36

幾點(diǎn)說(shuō)明對(duì)留下部分，列平衡方程求出內(nèi)力。可任取一部分為研究對(duì)象；截面通常是指橫截面；用平衡條件求內(nèi)力時(shí)，可以作力系等效；內(nèi)力的方向可以假設(shè)。37例1鉆床書例(1.1)已知：P。求：截面m-m上的內(nèi)力。解：用截面m-m將鉆床截為兩部分，取上半部分為研究對(duì)象，受力如圖。列平衡方程:NQM38為了表示內(nèi)力在一點(diǎn)處的強(qiáng)度，引入內(nèi)力分布集度,即應(yīng)力的概念。

平均應(yīng)力sakFDA

C點(diǎn)的應(yīng)力k應(yīng)力是矢量。

正應(yīng)力；

剪應(yīng)力。tp§1.4正應(yīng)力與切應(yīng)力39p

k點(diǎn)的全應(yīng)力。應(yīng)力是矢量。

正應(yīng)力；

剪應(yīng)力。saktp應(yīng)力的單位：N/m2， Pa(帕斯卡)MPa, GPa工程單位：換算關(guān)系：40§1.5正應(yīng)變與切應(yīng)變1.位移1)剛性位移：2)變形位移MM'取一微正六面體，兩種基本變形：

單元體。

線段長(zhǎng)度的變化,

線變形。 線段間夾角的變化，

角變形。如右圖MM'kabkabγ(a)(b)412.應(yīng)變?yōu)榱硕攘孔冃蔚某潭?，引入?yīng)變的概念。變形前長(zhǎng)為：Ds變形后長(zhǎng)為：Ds+Du沿x方向的變形為：

Duka棱邊方向的平均應(yīng)變：

正應(yīng)變（線應(yīng)變）k點(diǎn)沿ka棱邊方向的平均應(yīng)變：42

剪應(yīng)變（切應(yīng)變）切應(yīng)變:變形前互相垂直的兩條直線，變形后用γ表示，單位為rad其直角的改變量。說(shuō)明：正應(yīng)變與切應(yīng)變都為無(wú)量綱43例