材料力學教學課件幻燈片一三

返回總目錄第1章

緒論基本概念提要：本章首先介紹了材料力學的任務以及與其他相關課程之間的關系。其次，在材料力學中是把實際材料看作均勻、連續(xù)、各向同性的可變形固體，且在大多數場合下局限在小變形并在彈性變形范圍內進行研究。給出了桿件變形的4種基本形式：軸向拉壓、剪切、扭轉和彎曲。最后，簡單介紹了用截面法求桿件內力的基本方法和步驟。1.1材料力學的任務及其與相關課程的關系荷載(load)：

土木工程中，各種建筑物在施工和使用階段所承受的所有外力統(tǒng)稱為荷載。例如：吊車梁的重力、墻體的自重、家具和設備的重力、風載、雪載、地震力和爆炸力等。結構(structure)和構件(member）：建筑物中承受荷載并且傳遞荷載的空間骨架稱為結構，而任何結構都是由構件所組成的。因此，為了保證結構能夠正常的工作，就必須要求組成結構的每一個構件在荷載作用下能夠正常的工作。(1)構件抵抗破壞的能力稱為強度(strength)。對構件的設計應保證它在規(guī)定的荷載作用下能夠正常工作而不會發(fā)生破壞。例如，鋼筋混凝土梁在荷載作用下不會發(fā)生破壞。(2)構件抵抗變形的能力稱為剛度(stiffness)。構件的變形必須要限制在一定的限度內，構件剛度不滿足要求同樣也不能正常工作。例如，吊車梁如果變形過大，將會影響吊車的運行。(3)構件在受到荷載作用時在原有形狀下的平衡應保證為穩(wěn)定的平衡，這就是對構件的穩(wěn)定性(stability)要求。例如，廠房中的鋼柱應該始終維持原有的直線平衡形態(tài)，保證不被壓彎。為保證構件在荷載作用下的正常工作，必須使它同時滿足三方面的力學要求，即強度、剛度和穩(wěn)定性的要求：1.1材料力學的任務及其與相關課程的關系綜炊上省所汗述術，運通宮過訊對禮材洋料管力核學孩的僻學肢習圣，臘我畫們險將幅了單解憐構尼件懂設蹤蝶計您的換基爛本爆力錢學小原壺理孝，每以六適樂當傲地虛選耳擇糧材膽料刻以圓及物構俱件揮的劍截移面軍形堤狀勉與尾尺屈寸批。娛材滑料啟力皇學芬的非任留務廣就召是信在洪滿虜足和強訴度摧、宏剛靈度圾和貢穩(wěn)浪定譯性大要鍋求剪下虎，貿使折構幕件事的芬設冬計懸既喬安小全真又抓經喝濟揀。材料車力學身是以慰理論器力學義為先贊修課震程，想而以峰結構立力學咽為后彎續(xù)課聯(lián)程的夏。理論蘇力學量是研君究物緩體機瓶械運皺動一鏟般規(guī)沾律的間科學場，理昏論力月學的穗剛體另靜力情學中療關于儲平衡味的概攜念以格及建臺立平亞衡方恨程求窩解未現知力恒的方魂法是今材料榴力學塑中求之解構肥件內閘力的宏基礎荷。而偏材她料關力旋學皺對市構唉件片的對強推度貴、撫剛基度妙和謠穩(wěn)婚定詞性黎的關研堅究淹將騾為唐結后構藝力則學集中個對日結讀構漏的神強古度忠、策剛嫁度緊和膜穩(wěn)攜定汪性膽的稼研洗究弓打匹下東堅擠實娛的賀基架礎垃。因此敲，材錘料力斑學、惹理論邪力學吐、結爛構力記學是勝三個績密切云相關幸的課蕩程，逗材料桂力學網起著減承前廉啟后御的作饞用?？辔覀儾趯W仁習的女過程礎中，囑應該湖逐步叼掌握肢建立座構件萍力學濫模型玻的方陶法和房誠構件桶受力茶分析頓中的酬基本趁概念妹和方贈法。1.控1材漠料震力藍學舞的讓任夠務姥及廁其賣與排相霜關光課競程肢的飄關胞系1偽.腎2材料鏈力學司的基雅本假驢設理坡論哪力描學珠的就研誼究雙對鄭象標是謠剛池體咱。擁但熔是啦在鉛材瓶料筆力鞭學嫌中執(zhí)，曲構婦件要的視變荒形制不幣能轉忽定略終不僑計蠶，土因痕此宣我斗們脹把膨構垮件猛作撇為做可勤變爹形兇體損來肌研評究哭，汁稱妨它辱們徑為可變斯形固俘體(群d浙e碧f盤o無r牛m詳a殃b腎l深e新s刃o縣l徐i杜d俯)。在活對歇可蛾變涉形敵固禿體痛材棄料清制齡成肆的黨構冶件絨進瘦行夜強犬度喘、敞剛竟度材和愉穩(wěn)畝定蔽性爐研僑究燭時然，厭為聽抽川象雅出佛某右種魄理蒼想吃的惑力熄學爽模茂型膽，寬通貴常砌根倘據爪其皂主桶要塊性唯質劫做抄出驢一尖定營的曬假躺設吩，殲同圓時才忽剛略竿一槐些雙次析要壇因胸素躍，吩然堅后樓進樂行沿理船論充分蛙析榮。在研材躺料泳力殃學餡中納，遙通涌常木對板可塔變陵形帳固底體拿作使如亞下艙基帳本鏈假浸設在：1菠.霉2材練料推力奴學妨的荒基少本湯假亭設(炸1徹)連續(xù)掙性假找設(c畝on靈ti國nu巡壽it各y印as英su綱mp丈ti裳on趁)。這紗一垃假瓜設棉認宜為乘，柄構阻件彈的療材建料照在刮變愧形訪后搬仍鄉(xiāng)豐然勤保堤持馬連射續(xù)珍性挎，滑在可其惕整戀個朵體慰積蓮內弊都柿毫近無鳴空析隙曉地預充施滿昆了柏物喘質侄，仿忽卸略榜了歲體批積滑內涼空冊隙創(chuàng)對朗材遇料為力討學睛性辭質兵的籠影諸響籃。(2牢)均踩勻族性鳥假沖設(真h貢o中m浮o達g革e完n雜i延z凝a頃t涉i畢o閱n納a臺s質s沸u廈m嶄p系t皇i互o士n芝)。這靈一冬假老設紅認子為李，茂構術件傷的源材派料僻各輔部刪分嗚的啊力紫學鴨性臭能終是慰相號同眨的賽。巷從墾任騰意寄一葛點早取暑出去的殲單擔元研體浴，炒都少具蓋有拉與構整座體擋同跳樣尺的閣力金學嘉性森能賺。(齊3耽)各向宅同性喉假設(i哥so現tr板op繁y貢as番su診mp在ti旬on蛾)。這一乏假設跳認為拒，構講件的販材料扶在各嚷個方檢向的過力學嘩性能脾是相紗同的摔。如夸工程待上常田用的鞋金屬滔材料起，雖烏然從尤它們稱的晶勒粒來闖說，叮其力膨學性填能并柴不一輕樣；寄但從歐宏觀仰上看肢，各媽個方息向的獅力學惰性能垮接近陸相同硬。有鮮些材屠料沿謙各方蟲向的茂力學晌性能拘并不渴相同階，像株這樣臨的材皺料稱鳳之為梢各向公異性駐材料興，如牙木材尼等。(4)小陰變憲形取假驗設(炮s充m斧a橋l孕l(wèi)擠t月r上a洞n嫌s攪m些o愿g穗r少i垂f漢i覆c痛a掩t剖i賠o鋪n續(xù)a淘s崖s扣u并m悲p贏t喝i炭o修n吼)。這一游假設貍認為波，材伙料力秧學中覆所研晴究的板構件講在承靈受荷母載作諒用時互，其成變形虹量總擴是遠總小于皂其外星形尺別寸。陰所以跳，在嶄研究練構件偷的平放衡以臘及內待部受校力和歡變形治等問建題時秧，一茄般可友按構惡件的存原始翠尺寸繡進行蒙計算暗。(年5追)線迅彈清性掛假荷設(顛l伸i傻n徹e闖a織r詳e護l壁a向s片t麗i惰c由i圾t酷y雄a續(xù)s忍s評u雙m畝p壩t窗i某o穿n段)。工程險上所模用的圣材料嘗，在立荷載挖作用挪下均縮慧將發(fā)扒生變漿形。擠如果頭在卸國載后將變形雷消失湊，物洋體恢撇復原遞狀，楊則稱從這種湖變形份為彈纏性掉變堂形(e殿la僚st跳ic命d菠ef挎or禾ma墾ti春on逢)；但晚當荷基載過唱大時泰，則賽發(fā)生旗的變釘形只代有一啦部分懇在卸虛載后活能夠護消失開，另謙一部柜分變新形將靜不會群消失苦而殘旁留下仔來，頸這種將殘留山下來如的變劉形部雨分稱王為塑性鋸變形(踏p墻l視a拒s虧t萄i汗c僻d尸e殖f伴o沿r薦m緣瑞a愛t參i脊o脈n低)。對趨每種響材料尚來講面，在均一定估的受屯力范康圍內躁，其稼變形朗完全飯是彈握性的骨，并誰且外言力與株變形毯之間自成線拿性關稠系，旦本書墾后面劇會講酒到，資這種奔關系書稱為胡克潛定律(Ho盲ok拐el幟a增w方)。在丘材料編力學畫中所筑研究野的大萬部分轟問題訓都局宰限在劈燕彈性層變形將范圍勁內。1說.辨2材料擊力學春的基漁本假傻設1.懷3桿件比的幾拌何特片征材料凈力學兆的研殼究對霧象主膝要是牙桿件態(tài)。桿功件有員兩個復主要辟幾何勇因素熟，即橫惱截果面(c接ro伸ss雅s餓ec綢ti殖on藍)和軸胞線(a豎xi趣s)。桿盟件日分席為廁直輝桿柔和芳曲跨桿館。芝桿底件索是磁縱謠向(長度竹方向)尺寸求比橫瞎向(垂直幼于長灶度方梨向)尺租寸各要堡大持得齒多為的籍構京件瓦。姿房蛇屋虎的淋梁軍、妨柱壯等種構廈件數一迷般隱都瓣被魚抽綢象攪為幼桿撈件嬌。直桿旨的特士征是粥軸線慌為直她線，聲曲桿叨的特糟征是港軸線時為曲持線，黑直桿設和曲慮桿的勁軸線淹與橫和截面局都是割相互掘垂直康的。在嚇材糖料截力胞學磨中幟所絹研寧究路的幸直雨桿孟多秀數閘是歉等折截還面哨的惰，墳通勺常足稱英為牙等關截捷面兆直置桿嗽。貓橫赴截股面帥的磚大副小親沿預軸揮線衛(wèi)變寫化隔的兵桿劉件汗則坦稱臣為每變石截尚面致桿昆。圖1.腸1桿件溪的軸誤線、混橫截調面和碰縱截番面(a懂)直桿塊軸線伶為直工線；(b箱)曲桿障軸線僑為曲難線1舉.南3桿蝴件模的蔽幾老何抬特坦征1.安4桿稀件悼的膛變膛形一.桿件留變形已的基你本形橫式：桿件櫻在不恨同的唉受力劑情況蝦下有鼓不同紅的變洗形，崇桿件井變形中的基辱本形捎式有4種佳。圖1積.拆2桿蟻件層變蔽形枕的果基稼本悅形壯式(a甘)拉伸饅；(b杜)壓縮融；(至c剖)剪切臭；(杰d篇)扭愈轉假；(紫e頑)彎曲1消.晴4桿設件狡的崖變舅形1.軸怠向闊拉嗓伸船或袍軸班向芳壓篩縮在份一吼對羞等悄值勇、鐘反彼向柏、疼作醉用錫線川與蘿桿竭軸冠線夢重鳳合治的憂外作力堵作父用跳下凝，燈直宿桿凈的休主隆要跪變屠形蹈是厘長修度食的表改框變休。焦這盛種跑變快形櫻形奴式予稱溜為軸向論拉伸(銀a餡x最i膝a盛l傳t支e鈴n淘s那i面o說n松)或軸損向點壓恩縮(猾a描x失i晨a發(fā)l鏡c朋o宿m度p疫r投e辮s焦s昆i揚o敢n覆)2工.剪次切在嶄一遺對適相暑距迅很業(yè)近決的所等粱值蹦、賽反棟向她的常橫廢向遍外辮力漠作餅用搖下山，貫桿欣的疏主待要筋變冶形簡是夢橫剃截敲面事沿或外笑力刃作良用找方麥向仿發(fā)爐生罷的刊相喪對桃錯否動替變凡形鼻，暢這封種虛變饅形收形值式閥稱療為剪姓切(麗s擊h零e震a待r滴)3.扭陡轉在一旱對等桂值、限反向夕、作文用面幟都垂尺直于牽桿軸農的兩枝個力響偶作贈用下癥，桿帳件的券任意片兩個器相鄰狐橫截壤面繞炸軸線獄發(fā)生斷相對喪轉動兔變形值，而甜軸線喘仍維蛙持直憤線，拼這種筑變形近形式累稱為扭轉(偶t勝o頂r競s膏i栗o廳n般)。4傭.彎曲在膏一疑對隊等壯值施、顫反毀向碼、直作鬧用究在竿桿決件巖縱琴向斬平鐮面希內飛的聾兩跪個熔力神偶暮作優(yōu)用遙下而，努桿立件枕將捆在松縱宮向困平牌面哄內摧發(fā)心生罵變返曲盒變狼形挎，丑變抱形婦后岡的躁桿槽軸藥線湖將叼彎姑成貸曲原線瓣，朋這當種刃變腦形獻形框式助稱攀為彎花曲(b論en麗di姜ng納)。工程幸實踐基中常選用構擋件在疼荷載攔作用頃下同習時發(fā)今生幾洽種基毅本變鍵形的嶼情況鵝稱為貧組合額變形(c辭om費bi糧ne餓d孔de貍fo命rm裝at厲io添n)。叫本冊課啟程械首飲先拖分源別退討丟論狡四戰(zhàn)種墾基汽本喉變斤形恒，求然屯后艙再京分居析史組秤合鑄變敗形剃的抬問伯題巧。1躬.童4桿件乳的變棵形1.膏4桿件椅的變冬形二.應變瓜的概休念假設典桿件臣原長芬為l，承倡受一拼對軸唉向拉指力F作用瓜后，暑桿長普變?yōu)閘1，則睛桿件險的縱蒙向伸嗚長為:(規(guī)1肆.羞1裂)圖1洲.交3桿燥件兆的堵縱否向久變峰形演和米橫子向鐘變魔形表字示李桿丑件廁的頓縱擁向啟總悲伸辭長嘆量里。塘顯蛙然種，授對覆于賠不禍同鋤長姓度菊的劃桿球件稼，史即洽使遲伸船長扛量澡相掙同擁，餡其焰變較形劃程驕度裕也傲是除不亭同姜的桂。冰為磨了舊量先度形桿賠件皺的勝變圍形餡程莫度鄰，勾我姥們句引低入書應無變(s關tr悉ai僻n)的概弟念。鼻定義新單位孕長度炭上的殃伸長欠量為濟線應具變(通常田也可忙簡稱她為應哈變)，課用燙符艙號鄙表婦示甲。宜則尊桿制件鳳的績縱援向敗線董應授變線為1紡.徒4桿醒件挪的愿變狡形(1盜.2剪)由浮式(盆1躺.預1卻)可也知扛，懂線菊應挺變脖在肝伸誓長燃時彎為難正嚷，蓬縮扁短午時傍為辯負性。1蒼.低5桿件濤的內搭力根伙據盒理抱論撲力民學憶的天知俱識煮，施我勁們牙可環(huán)以坐對壤一論個源構穿件買進喘行度受緣瑞力蓮分影析罩。距如攏下綁圖維：萍桿駐件留的句整稅體缸受僅力扎分惰析吵圖:圖1.啦4用負截仗面扣法翼求慮內京力一.桿件姜的內烘力截凳面勵法1.賞5桿敢件寫的羅內惜力荷載F、支搏座反化力檢、脊和屋對毫于該悠桿件敘來說愧都稱盟為“挑外力居”。頭由平辱面任展意力獄系三墾個獨隆立的倍平衡妄方程盾，可懷以求淺出桿抓件三鍛個支雕座反力仍，票，這頃樣桿A堪B所受天外力陡就全券部確教定了物。在外貓力作歸用下遙，桿限件內陣部各歡質點泡間的餃相對摧位置頃將發(fā)斗生變獄化，翠桿件境內任紅意相黃鄰部開分之寒間的易相互范作用模力也眼將會猾發(fā)生永變化凍，桿搭件內誤部的少相互近作用歐力所元產生隨的變愿化量際稱為覆桿件羽的內厭力。共由于弄假設炭物體囑是均蔽勻連茅續(xù)的著可變肆形固抓體，江所以范在物噴體內桌部相單鄰部枕分之枝間相造互作爐用的不內力崗，實棋際上則是一線個連流續(xù)分的布的吼內力栽系，攔分布識內力辱系的剖合成(力循或辭力僚偶)，簡定稱為帶內力扒。1.吵5桿件妻的內我力現射在織，含假香想攀沿勞截吉面C-C把桿校件切筋開，佩如圖1籃.更4撞(探b恰)所悅示屋，哄在混切激開笑的姨截錄面姻上鹿，垮內遺力仇實獸際冬上搖是律分掘布打在頂整框個倍截錘面渠上魯的葡一午個燦連捕續(xù)去分階布培的潔內扮力歲系近。細把擺這尖個滿分弦布稅內夜力橫系主向佩截其面綁形奪心O簡籃化就，稀即廊可史得豎到慘截匯面托內拋力玻的飯三菌個稱分弄量峽、和均。由涂于揉桿笑件李整井體秋是赤平椅衡擴的賭，配因猶此他其惕任飽一仔脫瘦離寶體湯也憑應匯該吵處弦于頌平崇衡扒狀隔態(tài)采。旁假搬想煙沿日截棍面C缸-旅C把桿怪件切機開后席，其目左右改兩個堪脫離望體仍樂然都寬能保徒持靜密力平嚷衡狀舞態(tài)。箏這樣傷，我筑們可梳以利且用靜嚴力平布衡方凍程求濱出截虧面上威的內咸力。1求.前5桿狀件涼的債內槳力，，取晉桿診件腐的犁左器邊劇部暫分梳為聲脫男離坐體脖，孕對死其旦進店行擋受趣力撐分厘析男，吧建顧立論靜爬力邀平徹衡射方糊程:(陜1柔.忠3摧)(1董.4計)(1痛.5禁)聯(lián)立籍求解貓可得址到灘、睜和嫁的霧值。桶值得員注意谷的是縱，在編式(爛1肌.城5容)中，惡是以柴被切案斷截戒面形傲心為叉矩心稼所建四立的仇力矩挎平衡錦方程旨。如內取右話半部傳分為談脫離載體，售可以放求出票相同洽的結袋果。1.夕5桿姓件獸的雜內蛙力上知述責求救桿屈件支某朵一訪截割面曾處館內軋力展的軌方罵法禾，司稱復為截捉面膨法(常m林e勸t寒h無o費d宮o訴f勻s初e遺c照t診i伶o錦n赴)。其召一般皇步驟何是：在需耗求內散力的軟截面匆處假祖想地箏把桿衣件截芝開，健取其稅中某斗一部頃分為謹脫離圓體。(夸2申)對所鞏取的謝脫離疫體進傷行受掘力分焦析。冷脫離臺體所波受的踢力包知括作慌用于榴脫離棵體上云的外反力和勝切斷治截面仿上的婦內力孤。(3劫)對脫暖離體雅建立離靜力掏平衡采方程毫求出霞截面兩未知邊內力艇。截面貞法求毒解桿順件內葉力的己關鍵校是截貓開桿訪件取遙脫離降體，森這樣掘就使牲桿件置的截廟面內則力轉該化為耍脫離傍體上板的外廈力。1.唉5桿件甚的內腸力二.應力鍋的概咸念在坡外漿力兩作撿用撞下祖，稅桿墾件廉某曾一暫截學面泄上盒一貌點倘處迎內召力習的談分旗布噸集數度高稱撤為帽應穿力(s曲tr大es頌s)。如五圖所攝示：圖1抵.密5橫識截磚面狡微諸面伯積菠上私的音內努力朽和接應嘉力1毯.毛5桿等件嶼的鉆內揀力在桿傍件截綁面上闖任一秒點K的周淹圍取喪一微旦面積拾，西設懶上分深布內克力的聲合力象為陰，則芒在微時面積步上內毯力彩的瞇平均躍集度墓稱為步上的平呆均存應本力練。洗當吉微任面憂積宗無靠限渡趨除近幅于0時，嬌平均礦應力斧的極覆限值被稱為K點的帽總應確力p，即孩：(意1徒.貸6色)總應晝力p是櫻矢腰量汁，禍其貼方能向牢一捆般水既蔬不染與宣截慕面富垂蔥直棚，狡也缸不做與警截攪面安相嶺切出。嫌通露常瓣將些總垃應芬力p分解掃為與菊截面腦垂直嘴的法濁向分虹量浪