材料力學(xué)的任務(wù)及基本概念

工程力學(xué)(EngineeringMechanics)六盤(pán)水師范學(xué)院礦業(yè)工程系材料力學(xué)：研究材料的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性問(wèn)題。其研究對(duì)象是變形體，是變形體力學(xué)。第二篇材料力學(xué)第五章材料力學(xué)的任務(wù)及基本概念§5-1

材料力學(xué)的任務(wù)§5-2

材料力學(xué)的基本假設(shè)§5-3桿件的分類(lèi)和桿件的基本形式§5-4內(nèi)力、截面法和應(yīng)力§5-5位移與應(yīng)變§5-1

材料力學(xué)的任務(wù)結(jié)構(gòu)物(機(jī)械)由構(gòu)件(零件)組成。一、基本概念1.結(jié)構(gòu)（機(jī)械）和構(gòu)件（零件）主架、吊臂、操作室、配重。荷載未作用時(shí)荷載去除后荷載作用下F荷載去除后彈性變形塑性變形2.變形:彈性變形和塑性變形3.構(gòu)件的承載能力-對(duì)構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計(jì)，選擇合適的尺寸和材料

Ⅰ.

具有足夠的強(qiáng)度——構(gòu)件抵抗破壞的能力。FFaFF鋼筋b破壞形式：斷裂或者產(chǎn)生明顯的塑性變形

美國(guó)的Tacoma（塔科馬）老橋于1940年11月7日因風(fēng)力引起的振動(dòng)而產(chǎn)生斷裂斷裂破壞荷載未作用時(shí)荷載作用下F荷載去除后明顯的塑性變形

Ⅱ.

具有足夠的剛度——荷載作用下的彈性變形不超過(guò)工程允許范圍。荷載未作用時(shí)荷載去除后荷載作用下F如果吊車(chē)梁彎曲變形過(guò)大，行車(chē)時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大振動(dòng)

Ⅲ.滿足穩(wěn)定性要求——對(duì)于理想中心壓桿是指荷載作用下桿件能保持原有形式的平衡。

1.材料力學(xué)的任務(wù)：滿足上述強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性要求同時(shí)，盡可能選用合適材料和降低材料消耗量，以節(jié)約投資成本。（安全與經(jīng)濟(jì)）。材料力學(xué)包含的兩個(gè)方面理論分析實(shí)驗(yàn)研究測(cè)定材料的力學(xué)性能；解決某些不能全靠理論分析的問(wèn)題——二、材料力學(xué)的任務(wù)A4復(fù)印紙?jiān)谧灾刈饔孟庐a(chǎn)生明顯變形折疊后變形明顯減小2.生活實(shí)例自行車(chē)的主要受力部件均由薄壁鋼管制成為什么不用實(shí)心的鋼筋做呢?1、連續(xù)性假設(shè)：認(rèn)為整個(gè)物體體積內(nèi)毫無(wú)空隙地充滿物質(zhì)一、可變形固體在外力作用下，一切固體都將發(fā)生變形，故稱(chēng)為變形固體。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§5-2

材料力學(xué)的基本假設(shè)2、均勻性假設(shè)：認(rèn)為物體內(nèi)的任何部分，其力學(xué)性能相同普通鋼材的顯微組織優(yōu)質(zhì)鋼材的顯微組織ABCFδ1δ2如右圖，δ遠(yuǎn)小于構(gòu)件的最小尺寸，所以通過(guò)節(jié)點(diǎn)平衡求各桿內(nèi)力時(shí)，把支架的變形略去不計(jì)。計(jì)算得到很大的簡(jiǎn)化。4、小變形與線彈性范圍3、各向同性假設(shè)：認(rèn)為在物體內(nèi)各個(gè)不同方向的力學(xué)性能相同（沿不同方向力學(xué)性能不同的材料稱(chēng)為各向異性材料。如木材、膠合板、纖維增強(qiáng)材料等）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。構(gòu)件的分類(lèi)：桿件、板殼*、塊體*材料力學(xué)主要研究桿件等截面直桿——等直桿一、材料力學(xué)的研究對(duì)象直桿——軸線為直線的桿曲桿——軸線為曲線的桿{等截面桿——橫截面的大小形狀不變的桿變截面桿——橫截面的大小或形狀變化的桿{目錄§5-3桿件的分類(lèi)和桿件的基本變形（1）.軸向拉伸或軸向壓縮二、桿件的基本變形（2）.剪切AB（3）.扭轉(zhuǎn)（4）.彎曲

F1=F2時(shí)(從而亦有FA=FB)車(chē)軸的AB部分不受剪切——純彎曲。而車(chē)軸的外伸部分既受彎又受剪——橫力彎曲工程中常用構(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(chē)立柱(壓縮+純彎曲)1.梁的典型形式2.載荷簡(jiǎn)化五、梁的分類(lèi)及載荷形式§5-4

內(nèi)力、截面法與應(yīng)力2.作用過(guò)程◆靜載荷：載荷不隨時(shí)間變化;◆動(dòng)載荷：載荷隨時(shí)間變化。1.作用方式◆表面力：集中力、分布力（線分布、面分布、體分布）;◆體積力：自重、慣性力。一、外力1.作用在構(gòu)件上的載荷和約束力統(tǒng)稱(chēng)為外力。2.外力的分類(lèi)二、內(nèi)力因?yàn)楦鼽c(diǎn)之間原來(lái)存在著相互作用力，使桿件保持著一定的形狀。由于外力的作用，各點(diǎn)的位置發(fā)生相對(duì)變化，相互作用力也要發(fā)生相應(yīng)的變化。這種因外力作用而引起的桿件各點(diǎn)間產(chǎn)生相對(duì)位移的力稱(chēng)為附加內(nèi)力，即材料力學(xué)要研究的內(nèi)力。1.內(nèi)力的概念2.內(nèi)力的特點(diǎn)內(nèi)力隨著外力的產(chǎn)生而產(chǎn)生，內(nèi)力成對(duì)出現(xiàn)，且等直反向，并作用在構(gòu)件的兩個(gè)不同部分上?！锶⒔孛娣ǎ航?、取、代、平C●C點(diǎn)通常取截面形心空間一般問(wèn)題內(nèi)力分量有6個(gè)。軸力：FN；扭矩：T；剪力：Fsy,

Fsz

；彎矩：My,

Mz

；xyz空間一般問(wèn)題內(nèi)力分量有幾個(gè)？C●C●答：3個(gè)。軸力：FN；剪力：FS；彎矩：M平面一般問(wèn)題內(nèi)力分量有幾個(gè)？直桿曲桿主要幾何因素：

橫截面、軸線等截面桿和變截面桿四、桿件的幾何特性例1：試求圖示懸臂梁截面上的內(nèi)力解：截面法（1）切（2）留（3）代（4）平平衡條件：求得：

（彎矩)

(剪力）一、應(yīng)力：受力構(gòu)件上某一截面上某一點(diǎn)的內(nèi)力集度。1.應(yīng)力是受力構(gòu)件上某一截面上某一點(diǎn)處定義的；2.應(yīng)力是矢量：正應(yīng)力以拉為正，壓為負(fù)；切應(yīng)力以對(duì)所取研究對(duì)象內(nèi)任一點(diǎn)產(chǎn)生順時(shí)針矩為正，反之為負(fù)。3.應(yīng)力的單位帕(Pa)、千帕(kPa)、兆帕(MPa)、吉帕(GPa)1kPa=103Pa1MPa=106Pa1GPa=109Pa1Pa=1N/m2變形——物體受力后形狀和尺寸的改變，用位移和應(yīng)變來(lái)描述變形。一、位移1.線位移物體中一點(diǎn)相對(duì)于原來(lái)位置所移動(dòng)的直線距離：AA’2.角位移物體中某一直線或平面相對(duì)原來(lái)位置所轉(zhuǎn)過(guò)的角度：θ?！?-5位移與應(yīng)變二、應(yīng)變1.線（正）應(yīng)變(無(wú)量綱)單位長(zhǎng)度的伸長(zhǎng)量或縮短量。βα變形前變形后2.切應(yīng)變（剪應(yīng)變、角應(yīng)變）γ

βα通過(guò)一點(diǎn)互相垂直的兩線段之間所夾直角的該變量切應(yīng)變（剪應(yīng)變、角應(yīng)變）直角的改變量稱(chēng)為切應(yīng)變。線應(yīng)變只與正應(yīng)力有關(guān)，與切應(yīng)力無(wú)關(guān)；切應(yīng)變只與切應(yīng)力有關(guān)，與正應(yīng)力無(wú)關(guān)。例、求圖示結(jié)構(gòu)中1－1和2－2截面的內(nèi)力，并在分離體上畫(huà)出內(nèi)力的方向。2

2Fa112aa2aDGABE1.求2-2截面的內(nèi)力2.求1-1截面的內(nèi)力Fa11a2aDBEF1