材料力學講義四三

Chapter1Preface第一章緒論劉鴻文

浙江大學教授。長期從事固體力學教學工作。曾任教育部教材編審委員會委員，國家教委（教育部）工科力學課程教學指導(dǎo)委員會主任委員兼材料力學課程教學指導(dǎo)組組長。著作有:《材料力學》,《高等材料力學》,《板殼理論》,《材料力學教程》,《材料力學實驗》,《簡明材料力學》等.《材料力學》第二版于1987年被評為全國高等學校優(yōu)秀教材獲國優(yōu)獎.《材料力學》第三版于1997年獲國家級教學成果一等獎，并獲國家科技進步二等獎.第一章緒論

(Preface)

§1-1材料力學的任務(wù)及研究對象(Thetasksandresearchobjectsof

mechanicsofmaterials)

§1-2變形固體的基本假設(shè)(Thebasicassumptionsofdeformablebody)§1-3

力、應(yīng)力、應(yīng)變和位移的基本概念(Basicconceptsofforce、stress、strainanddisplacement)§1-4

桿件變形的基本形式(Thebasicformsofdeformation)

引言(Introduction)

20世紀以前,在力學知識的積累、應(yīng)用和完善的基礎(chǔ)上,逐漸形成和發(fā)展起來的蒸汽機、內(nèi)燃機、鐵路、橋梁、艦船、兵器等大型工業(yè)推動了近代科學技術(shù)和社會的進步.引言17世紀前后

19世紀初

撲翼飛機巨大雙翼飛機滑翔機飛艇我國祖先的功績世界上最古老的拱橋跨度37.02米，全長50.83米塔高65.86米，距距今已已有近近前年年歷史史，雖雖然歷歷經(jīng)近近前年年的風風雨侵侵蝕和和多次次地震震、炮炮擊的的重創(chuàng)創(chuàng)，至至今仍仍巍然然聳.用現(xiàn)代代力學學的觀觀點看看，構(gòu)構(gòu)件的的受力力特性性都較較好。。山西應(yīng)應(yīng)縣佛佛宮寺寺應(yīng)縣木塔建于1056年20世紀產(chǎn)產(chǎn)生的的、諸諸多高高新技技術(shù)，，如高高層建建筑、、大跨跨度懸懸索橋橋、海海洋平平臺、、精密密儀器器、機機器人人、高高速列列車以以及大大型水水利工工程等等許多多重要要工程程更是是在力力學指指導(dǎo)下下得以以實現(xiàn)現(xiàn)，并并不斷斷發(fā)展展完善善的。。高層建建筑高層建建筑高層建建筑海洋石石油鉆鉆井平平臺車輛與與機械械車輛與與機械械車輛與與機械械橋梁美國金金門大大橋（懸索索橋，，1280米）道路與與造橋橋澳門門橋橋我國著著名橋橋梁南京長長江大大橋上海南南浦大大橋大型水水利工工程設(shè)設(shè)施大量中中、外外力學學專家家為力力學的的發(fā)展展作出了了突出出的貢貢獻，，這里里只簡簡單介介紹部部分力學學專家家.達芬奇奇說：“力學學是數(shù)數(shù)學的的樂園園，因因為我我們在在這里里獲得得了數(shù)數(shù)學的的果實實.”達芬奇奇伽利略略伽利略略創(chuàng)建建了材材料力力學§1-1材料力力學的的任務(wù)務(wù)及研研究對對象Thetasksandresearchobjectsofmechanicsofmaterials一、任任務(wù)(task)材料力力學是是研究究構(gòu)件件承載載能力力的一一門學學科。。承載能能力(carryingcapacity)強度（strength)剛度（stiffness)穩(wěn)定性性（stability)1.強度（strength)構(gòu)件抵抵抗破破壞的的能力力2.剛度

構(gòu)件抵抗變形的能力.(stiffness):3.穩(wěn)定性性（stability):構(gòu)件保保持原原有平平衡狀狀態(tài)的的能力力材料力力學的的任務(wù)務(wù)在滿足足強度度、剛剛度、、穩(wěn)定定性的的要求求下，，以最最經(jīng)濟濟的代代價，，為構(gòu)構(gòu)件確確定合合理的的形狀狀和尺尺寸，，選擇擇適宜宜的材材料，，而提提供必必要的的理論論基礎(chǔ)礎(chǔ)和計計算方方法。。二、研究對象(researchobjects)1.構(gòu)件(element)2.構(gòu)件的分類(classificationofelements)板(plate)殼(shell)塊體(body)(bar)材料力學以“梁、、桿”為主要研究究對象（themainresearchobjectiveinmechanicsofmaterialsincludeaxially-loadedbars,shafts,beams,andcolumns)工程中多為梁、桿桿結(jié)構(gòu)§1-2變形固體的基本假假設(shè)(Thebasicassumptionsofdeformablebody)一、連續(xù)性假設(shè)(continuityassumption)物質(zhì)密實地充滿物物體所在空間，毫毫無空隙。二、均勻性假設(shè)（homogenizationassumption)物體內(nèi)，各處的力力學性質(zhì)完全相同同。三、各向同性假設(shè)設(shè)（isotropyassumption)組成物體的材料沿沿各方向的力學性性質(zhì)完全相同。四、小變形假設(shè)（neglectingdeformationassumption)材料力學所研究的的構(gòu)件在載荷作用用下的變形與原始始尺寸相比甚小，故對構(gòu)構(gòu)件進行受力分析析時可忽略其變形形。一、外力（externalforce)1.按作用方式分體積力（bodyforce)表面力(surfaceforce)集中力(concentratedforce)分布力(distributedforce)2.按隨時間變化分靜載荷（staticload)動載荷(dynamicload)交變載荷（alternateload)沖擊載荷（impactload)§1-3力、應(yīng)力、應(yīng)變和和位移的基本概念念(Basicconceptsofforce,stress,strain,anddisplacement)1.定義：指由外力作用所引引起的、物體內(nèi)相相鄰部分之間相互互作用力（附加內(nèi)力）。二、內(nèi)力（internalforce)mm2.內(nèi)力的求法——截面法(methodofsections)步驟(proceduresforanalysis)①截開在所求內(nèi)力的截面面處，假想地用截截面將桿件一分為為二.mmmmmm②代替任取一部分，其棄棄去部分對留下部部分的作用，用作作用在截面上相應(yīng)的內(nèi)力（（力或力偶）代替替.③平衡對留下的部分建立立平衡方程，根據(jù)據(jù)其上的已知外力力來計算桿在截開開面上的未知內(nèi)力力（此時截開面上上的內(nèi)力對所留部部分而言是外力））.mmmmmm三、應(yīng)力（Stress)1.定義(Definition)：由外力引起的內(nèi)力力的集度FAM2.應(yīng)力(Stress)①平均應(yīng)力②全應(yīng)力（總應(yīng)力））③全應(yīng)力分解為pM

垂直于截面的應(yīng)力稱為“正應(yīng)力”

(ThestressactingnormaltosectioniscalledtheNormalStress)

位于截面內(nèi)的應(yīng)力稱為“切應(yīng)力”(ThestressactingtangenttosectioniscalledtheShearStress)四、變形和位移移（deformationanddisplacement)1.變形（deformation）在外力作用下物體體形狀和尺寸發(fā)生生改變2.位移（displacement）變形前后物體內(nèi)一一點位置的變化3.應(yīng)變（strain)度量構(gòu)件一點處的的變形程度平均線應(yīng)變（meannormalstrain)角應(yīng)變（shearingstrain)線應(yīng)變(normalstrain)CODC′D′軸向拉伸(axialtension)(b)軸向壓縮(axialcompression)1.軸向拉伸和壓縮(axialtensionandcompression)§1-4桿件變形的基本形形式(Thebasicformsofdeformation)FFFF2.剪切(shear)F/2F/2F3.扭轉(zhuǎn)(torsion)4.彎曲(bending)MeMe