材料力學(xué)(I)第一章

1第一章緒論及基本概念§1-1

材料力學(xué)的任務(wù)§1-2

材料力學(xué)與生產(chǎn)實(shí)踐的關(guān)系§1-3

可變形固體的性質(zhì)及其基本假設(shè)§1-4

桿件的幾何特性§1-5

桿件變形的基本形式理論力學(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。1.1材料力學(xué)的任務(wù)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。

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；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)與工程問題大量的工程問題需要用到材料力學(xué)的理論和方法。航空航天工程飛行器前起落架鎖連桿安裝螺栓(銷子)發(fā)生斷裂。高層建筑大型橋梁承力柱橋面拉桿纜索江陰長(zhǎng)江大橋江陰長(zhǎng)江大橋纜索長(zhǎng)度可調(diào)的拉桿防撞護(hù)欄江陰長(zhǎng)江大橋的纜索大型橋梁大型水利工程設(shè)施長(zhǎng)江三峽工程海洋石油鉆井平臺(tái)4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

材料力學(xué)的后續(xù)課程鋼結(jié)構(gòu)混凝土砌體結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)力學(xué)，彈性力學(xué),18§1-2材料力學(xué)發(fā)展概述趙州橋(石拱橋)595-605年建，充分利用石料的壓縮強(qiáng)度安瀾竹索橋(宋代建)(1964年改為鋼纜承托的索橋)充分利用竹材的拉伸強(qiáng)度第一章緒論及基本概念19通過實(shí)驗(yàn)建立理論的初期伽利略(G.Galileo)1638年提出計(jì)算梁強(qiáng)度的公式(但結(jié)論不正確)胡克(R.Hooke)1678年發(fā)表根據(jù)實(shí)驗(yàn)得出的物理定律——胡克定律第一章緒論及基本概念20

材料力學(xué)是隨生產(chǎn)的發(fā)展而建立的關(guān)于強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性計(jì)算的理論。生產(chǎn)實(shí)踐科學(xué)實(shí)驗(yàn)材料力學(xué)第一章緒論及基本概念1.3變形固體的基本假設(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)毫無空隙地充滿物質(zhì)。2.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、均勻分布。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。4.小變形假設(shè)：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。2在變形分析時(shí)，可以直線代曲線。1在列平衡方程求力時(shí)，可忽略變形，仍用變形前的形狀和尺寸。原始尺寸原理小變形的要點(diǎn)：24§1-4桿件的幾何特性直桿曲桿主要幾何因素：橫截面、軸線等截面桿和變截面桿第一章緒論及基本概念25§1-5桿件變形的基本形式Ⅰ.軸向拉伸或軸向壓縮第一章緒論及基本概念26Ⅱ.剪切第一章緒論及基本概念27Ⅲ.扭轉(zhuǎn)第一章緒論及基本概念28Ⅳ.彎曲F1=F2時(shí)(從而亦有FA=FB)車軸的AB部分不受剪切——純彎曲。而車軸的外伸部分既受彎又受剪——橫力彎曲第一章緒論及基本概念29

工程中常用構(gòu)件在荷載作用下，大多為幾種基本變形形式的組合——組合變形。煙囪(壓縮+橫力彎曲)齒輪傳動(dòng)軸(扭轉(zhuǎn)+水平面內(nèi)橫力彎曲+豎直面內(nèi)橫力彎曲)廠房吊車立柱(壓縮+純彎曲)第一章完第一章緒論及基本概念30趙州橋世界上現(xiàn)存最早、跨度最大的空腹式單孔圓弧拱石橋。位于中國(guó)河北省趙縣，跨洨水。原名安濟(jì)橋，俗稱大石橋。隋開皇十五年至大業(yè)元年(595－605年)由匠人李春修建。凈跨37.02m，矢高7.23

m，橋面寬9

m。拱由28券(窄拱)并列組成。大拱券上兩端各建有兩個(gè)小拱(凈跨分別為2.85

m和3.81

m)，以減輕橋身自重和增大泄洪面積。由于橋位良好、基底應(yīng)力適宜，千余年來雖經(jīng)多次洪水和地震，橋身基本完好。該橋構(gòu)思精巧，造型穩(wěn)重，是世界橋梁史上的杰作。1961年定為中國(guó)全國(guó)重點(diǎn)文物保護(hù)單位。第一章緒論及基本概念31安瀾索橋

安瀾索橋是國(guó)家重點(diǎn)文物保護(hù)單位，相傳始建于李冰建都江堰的戰(zhàn)國(guó)末期，宋代時(shí)重建。歷史上這座橋曾毀壞過幾次，當(dāng)時(shí)的政府均馬上加以重修。這座橋原為一座竹索橋，現(xiàn)已改建成鋼索橋，只是表面進(jìn)行了仿竹木處理。全橋有九墩八孔，長(zhǎng)340

m,寬1.4m

，高13

m。第一章緒論及基本概念32胡克（HookeRobert,1635－1703年)

胡克1635年出生于英格蘭懷特島清水村,1653年到牛津大學(xué)作工讀生。

1655年成為玻意耳的助手，由于他的實(shí)驗(yàn)才能，1662年被任命為皇家學(xué)會(huì)的實(shí)驗(yàn)主持人，1663年獲碩士學(xué)位，同年被選為皇家學(xué)會(huì)正式會(huì)員，又兼任了學(xué)會(huì)陳列室管理員和圖書管理員。1665年任格雷姆學(xué)院幾何學(xué)教授，1667－1683年任學(xué)會(huì)秘書并負(fù)責(zé)出版會(huì)刊。1703年在倫敦逝世。

17世紀(jì)英國(guó)優(yōu)秀的物理學(xué)家和天文學(xué)家。他的成就是多方面的。在光學(xué)和引力研究方面僅次于牛頓，而作為科學(xué)儀器的發(fā)明者和設(shè)計(jì)者，在當(dāng)時(shí)是無與倫比的。第一章緒論及基本概念33

1665年，胡克提出了光的波動(dòng)學(xué)說，將光振動(dòng)的傳播同水波的傳播相比較。1672年，他進(jìn)一步指出，光振動(dòng)可以垂直于光傳播的方向，他還研究了云母片的顏色，確認(rèn)光現(xiàn)象隨著云母片厚度的變化而變化。

胡克根據(jù)彈簧實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，于1678年得出了胡克定律，即在比例極限內(nèi)，彈性物體的應(yīng)力與應(yīng)變成正比。

1674年，胡克根據(jù)修正的慣性原理，以及離開太陽的離心力同向著太陽的吸引力之間的平衡，提出了行星運(yùn)動(dòng)的理論。

胡克的主要著作有《顯微檢測(cè)法》、《哲學(xué)實(shí)驗(yàn)與觀察》等。第一章緒論及基本概念34伽利略（GalileoGalilei,1564－1642年)

意大利物理學(xué)家、天文學(xué)家。生于意大利北部佛羅倫薩一個(gè)貴族的家庭。1581年入比薩大學(xué)學(xué)醫(yī)。主張研究自然界必須進(jìn)行系統(tǒng)的觀察和實(shí)驗(yàn)，是近代實(shí)驗(yàn)科學(xué)與機(jī)械唯物主義的奠基者之一。通過實(shí)驗(yàn)，推翻了向來奉為權(quán)威的亞里士多德關(guān)于“物體下落的速度和重量成比例”的學(xué)說。還發(fā)現(xiàn)物體的慣性定律、擺振動(dòng)的等時(shí)性、拋體運(yùn)行定律，并確定了伽利略相