材料力學講義一一

材料力學講授:顧志榮致謝詞

本材料力學多媒體課件在編輯過程中,參考并編用了范欽珊、王元勛教授,上海交通大學材料力學教研室、西南交通大學配套孫訓方教材、南京航空航天大學陶秋帆等老師的材料力學課件中的圖片、例題,在此首頁致詞表示由衷的謝意!本課件的編輯由朱海陽同仁制作,在此一并致謝!材料力學第一章緒論同濟大學航空航天與力學學院

顧志榮一、材料力學的任務二、材料力學的研究內(nèi)容三、材料力學的基本假設四、材料力學的研究對象及桿件變形的基本形式五、材料力學的課程性質(zhì)與特點六、如何學好材料力學第一章緒論研究構(gòu)件的承載能力，研究材料的力學性質(zhì)，在既安全又經(jīng)濟的條件下，為構(gòu)件選擇合適的材料，確定合理的截面形狀和尺寸提供計算理論與方法。一材料力學的任務第一章緒論１、研究構(gòu)件的承載能力構(gòu)件：組成結(jié)構(gòu)或機械的部件。衡量構(gòu)件承載能力的強度要求：強度：構(gòu)件抵抗破壞的能力。

不因發(fā)生斷裂或過量的塑性變形而失效。緒論/一材料力學的任務一材料力學的任務/1研究構(gòu)件的承載能力強度問題房屋亡梁柱柔斷裂霧引起滿倒塌19撈93年8月13日上羅午10點左頃右，泰國可皇家棒大飯陡店倒純塌，健原房授屋設叼計為三竹層62套房檢間，葵后來塑又在容上面嬸加蓋了車三層如８1套房宋間，貢為防拉斷水香，在房頂稀又加痰了四匹個大累水箱凍，下漢部三肺層結(jié)構(gòu)導承受下不了集上部穩(wěn)的加慢層及晴水箱閉重量，政梁柱均斷裂避引起膠整幢偉大飯泊店倒冠塌。一酸材料聽力學必的任付務/1研究舟構(gòu)件往的承求載能忍力橋梁債斷塌19血94年10月21日早晨7時45分，茫韓國戀漢城圣眼水大互橋中陪段50米的橋破梁斷睡塌，汽造成48人死收亡，20多人事受傷睜．漢城古市市德長辭貪職，柱總理辭應職被容挽留筋．一健材料意力學貼的任毅務/1研究褲構(gòu)件獅的承薄載能競力一科材料滾力學易的任舞務/1研究奮構(gòu)件尼的承傲載能層力當?shù)囟Y時間20線07年8月1日19時5分左吧右,在美領國中骨西部慰城市獄明尼阿波癥利斯饅，一準座40年歷墳史的采雙向8車道課州際鄭大橋邁突然跳斷裂激成幾戴大段演，墜入18米之償下的持密西御西比暴河。碼當?shù)卣愿阎炒_認仿這次恭事故塌造成毫至少4人死換亡，臉數(shù)十酸人受嬌傷。鋪初步邀調(diào)查顯示辨，這欣是一影起橋盯梁結(jié)拆構(gòu)性驕垮塌事故塊，并贏非恐慨怖襲炭擊。19膏98年9月10日19時38分，慌東方篇航空粥公司柔從上繭海飛扮往北訊京的MU截58獄6航班穿起飛形，23時07分成那功迫竟降上便海機供場．譯驚心視動魄3小時剝，就中是因芬為飛客機前株起落削架的勒銷子對斷裂鮮導致潔起落球架收呼放失舊效．一厘材料蟲力學窯的任渣務/1研究境構(gòu)件納的承堅載能叢力前起螞落架緩鎖連械桿安還裝螺便栓（朝銷子爐）發(fā)淚生斷核裂．一剪材料爸力學拋的任肥務/1研究遙構(gòu)件刪的承戲載能艘力19臉93年7月23日下跨午2時41分，譜西北茫航空狡公司外從銀券川至刻北京包的21似19航班淺從銀案川市凍起飛礎時，吃因機柳尾突尼然斷餡裂，梁沖出沃跑道圾，沖他破機劈燕場鐵織絲網(wǎng)擊，栽跨入附桶近一映淺水金湖．朋“7.塌23究”銀川只空難分死亡59人，掛揚子翁晚報次的報棋導催厘人淚坐下．一播材料響力學奏的任冷務/1研究宋構(gòu)件洽的承辟載能轎力20并05年11月2日下始午3時，兄上海獅江揚毯南路萬臨汾涌路一棉處工風地，正在棕吊運內(nèi)貨運苦電梯奏的塔感吊從邊中間午突然膛折斷稍，50米長責大臂寬折成旬幾段砸蔽向樓濾頂，袋駕駛巨室內(nèi)汁的操霧作工尊當場社死亡．一預材料局力學跳的任窮務/1研究師構(gòu)件吐的承蜂載能秧力20傘07年3月28日上榜午10時左壤右，脾上海譽江蘇裳路宣意化路諒交叉駁口的鎮(zhèn)企發(fā)劉大廈隆工地畫，塔效吊在狂拆卸搭過程括中，擾鋼絲走繩突出然斷墳裂，魂導致疾塔吊片大臂鋒傾覆狐，將猛工地碼上一凍臺升捷降機筒立柱斑砸彎暫，并潛懸掛抓在90米高雹空．一犯材料閉力學哈的任激務/1研究生構(gòu)件制的承沖載能營力高速它公路化直道瘋與彎易道的皮連接路面豪的剪歲切破渴壞一稍材料急力學蘇的任塌務/1研究中構(gòu)件敬的承續(xù)載能蘿力破壞定－斷塵裂或過量劍的塑濤性變捎形變形——構(gòu)件協(xié)尺寸乏與形舅狀的壁變化槳。彈性壞變形——外力僻解除穿以后洞可消裳失的久變形浮。塑性羞變形——外力勾解除雷以后帥不能頑消失胞的變吉形。一嶄材料拖力學盒的任腰務/1研究織構(gòu)件競的承杜載能咱力美國挎塔科瓶瑪大暢橋在門風荷供載作嚴用下吧發(fā)生各過量久的塑正性變撫形引癢起大例橋整買體毀來壞．一宗材料辯力學紗的任安務/1研究查構(gòu)件良的承馳載能杏力１、拜研究唉構(gòu)件包的承鋸載能哀力衡量礙構(gòu)件別承載貓能力睡的剛理度要欣求：剛度：構(gòu)溪件抵滲抗彈性檔變形的能蹄力。不因革發(fā)生播過大玩的彈趴性變逆形而拖失效。緒論/一訓材料互力學圈的任支務一中材料屬力學殖的任亂務/1研究餐構(gòu)件識的承冬載能眾力剛僻度再問泊題剛度危問題一祖材料險力學纏的任指務/1研究靜構(gòu)件和的承匙載能起力高剛標度的扮橋面陣結(jié)構(gòu)剛度芬問題一退材料蠟力學扯的任劈燕務/1研究穿構(gòu)件荷的承怕載能攻力強度剛度問題一千材料姐力學亦的任之務/1研究漸構(gòu)件訪的承查載能等力強度剛度問題一益材料佩力學像的任組務/1研究漆構(gòu)件鼓的承魔載能口力１、倒研究銳構(gòu)件獄的承龍載能砌力衡量訪構(gòu)件桂承載棵能力匹的穩(wěn)錘定要逢求：穩(wěn)定丈性：構(gòu)壤件保繡持原耐有平伍衡狀東態(tài)的笑能力森。不因字發(fā)生亦因平漿衡形檢式的償突然巨轉(zhuǎn)彎聯(lián)而失娃效。緒論/一葬材料殃力學豈的任孟務一左材料午力學氏的任周務/1研究碼構(gòu)件朗的承為載能蚊力穩(wěn)盡定婦問噴題一饅材料增力學眼的任斜務/1研究嫂構(gòu)件帥的承主載能埋力細長扯壓桿最，當昨壓力倘達到德或超側(cè)過一弦定限挖度時莫，桿拾件可凍能突掘然變屑彎而侍失去疏承載辱能力瘦，這搖種現(xiàn)益象稱紀為失午穩(wěn)或騙屈曲。桿件蜓的失叛穩(wěn)或恨屈曲降往往辦產(chǎn)生宗很大頃的變造形甚史至導攪致整休個結(jié)師構(gòu)的得破壞。一板材料充力學賴的任剖務/1研究周構(gòu)件卸的承阻載能槽力19世紀宰的最塘后25年,歐美奔發(fā)生采過一長系列且鐵路究和公申路橋灘梁因急壓桿推失穩(wěn)妄而造悶成結(jié)禍構(gòu)破擇壞的成事件。其銅中最量有影淚響的排兩例蛇失穩(wěn)災事故郊：美國訴阿什雨特比拆拉河聚上同置名橋次失穩(wěn)倒事故瑞士喊明漢攪斯太嚴因村愿鐵路城橋失該穩(wěn)事海故一狼材料伍力學營的任弦務/1研究該構(gòu)件的的承瓦載能稱力美國管阿什蝦特比湊拉河角上同張名橋賴失穩(wěn)辰事故18味76年12月29日晚8時許鋪，一狡列由踢兩輛儉機車瘡和11節(jié)車叔廂組稼成的甜快車屢，在彩美國茂橫跨阿什武特比逝拉河籃的同餡名橋確上通青過。在離字對岸饞不到15米時販，司浙機回驕頭一烘看，陸后面寶的列赤車都苗墜入塑河中胳，15米8名乘趴客中留有92人遇誦難。該橋禾結(jié)構(gòu)扛破壞恩的原扇因是螞因為睬這座爆金屬宴桁架鞭式鐵公路橋異的受漸壓斜兔桿失像穩(wěn)引厚起的為。一朝材料評力學泉的任方務/1研究五構(gòu)件極的承過載能蒜力這座胞橋由共法國炕著名筍設計滴師和懂建筑轟師埃騰菲爾君（A.等-G.輪Ei逆ff因el)設計清并建價造。獨采用伙埃菲亞爾式悔桁架菌，其窩結(jié)構(gòu)帶的立蹄面圖宅和平配面圖超如上口圖所師示。瑞士基明漢滑斯太妖因村贈鐵路載橋失派穩(wěn)事種故一心材料拔力學蠟的任挖務/1研究午構(gòu)件令的承首載能養(yǎng)力18吩91年5月14日瑞肅士這嘉座架賊設在風萊茵棍河支棕流比拔爾斯河上扭的單跳軌鐵嗎橋，偶因結(jié)寨構(gòu)設印計缺詠乏全襲面的風穩(wěn)定波性分絞析而造鉤成鐵掏橋墜每毀，念行駛旨其上脊的12節(jié)車捷廂中74人蒙東難，20差0多人煎受傷。一姜材料請力學界的任照務/1研究畢構(gòu)件拳的承假載能擠力19咽25年2月13日，配修復窄后的襯莫濟命里橋賀在試誕車時桑出現(xiàn)極了問利題。著幸好亡桁架回落在稈為試琴車準歉備的量臨時姐支座陡上，背人們敏才可賄看到搏斜桿看失穩(wěn)駝后的國情景刻。左圖謀橋下蛛側(cè)面夸觀察花，右鄙圖橋系上看輸：長15占.3稱72米的狗斜桿按一根治鼓出1.磨46米，雜另一瞧根鼓胡出0.梁90壩5米。一馬材料睬力學艇的任撐務/1研究停構(gòu)件莫的承慶載能批力18壘75年俄冷國開磨伏達立河上乖同名州橋，悔在安買裝完衡畢后描，僅蛾當工扛作車方通過關時,受壓劇上弦裹桿發(fā)撥生偏柱離桁英架平凳面的厭屈曲叉而毀奸壞。一命材料欄力學怖的任態(tài)務/1研究默構(gòu)件稻的承侄載能圣力20聽00年10月25日上龍午10時許跡南京合電視炕臺演好播廳渣工程違封頂遼，由吧于腳攜手架跪失穩(wěn)敲，模散板倒奸塌，慣造成6人死灘亡，35人受胖傷，慨其中分一名賺死者閑是南沸京電佛視臺濃的攝韻象記錦者。緒論/一截材料觸力學怪的任松務2、研樣究材氏料力唐學的乎力學嬸性能不同灑材料鄰制成秒的構(gòu)左件,其承糧載能桌力不賢一樣。構(gòu)件待的強筑度、曬剛度另、穩(wěn)縣定性困與制舉作構(gòu)貍件的射材料喊有關誤。材料泉力學堡還要掛通過創(chuàng)試驗揉來研波究材血料的注力學翠性能,并在貼此基賓礎上猴為構(gòu)毒件選窯擇合囑適的分材料攪。一茄材料悲力學鍋的任滿務/2研究遮材料嚼的力犯學性撫能為構(gòu)抬件選賭擇合談適的飛材料界根據(jù)智結(jié)構(gòu)鈴的類美型選最材超高友層建獸筑一卸材料掏力學交的任泰務/2研究測材料泄的力需學性厘能為構(gòu)劑件選遭擇合桶適的斯材料棋根據(jù)稀結(jié)構(gòu)問的類胖型選輝材高層氣小高錘層建口筑一引材料漠力學賴的任裳務/2研究殘材料期的力孕學性追能為構(gòu)槍件選咸擇合乒適的懇材料陵根據(jù)宏結(jié)構(gòu)傷的類換型選錘材多層養(yǎng)小別援墅建固筑一萄材料炮力學率的任槐務/2研究上材料鹿的力臣學性撲能為構(gòu)謹件選駛擇合偽適的仇材料學根據(jù)境受力耍性質(zhì)背選材一蔑材料栽力學暑的任修務/2研究伴材料叫的力肌學性角能為構(gòu)忍件選焰擇合多適的職材料枕根據(jù)胞受力棉性質(zhì)油選材一碗材料浪力學懂的任勤務/2研究絕材料陣的力龜學性哨能為構(gòu)滑件選吳擇合藥適的鋤材料顆根據(jù)捎受力堡性質(zhì)客選材南浦攔大橋沒楊浦區(qū)大橋緒論/一發(fā)材料刊力學棄的任責務3合理魔解決嶼安全筒與經(jīng)殺濟之餐間的躍矛盾構(gòu)件設計安全經(jīng)濟滿足剛度強度穩(wěn)定乖性要求材料蘋好些截面簡大些降低畏成本、節(jié)約賓資金材料雅差些截面僻小些一臭材料霜力學伐的任眠務/3合理躺解決縮慧安全目與經(jīng)悔濟矛蓬盾安全經(jīng)濟矛盾力求躬合理具解決選擇其材料設計原截面恰到掘好處第一震章險緒誰論1、基擋本理蹄論部詢分研究鋼物體中在外滑力作毯用下腸的內(nèi)押部力本學響工應,即構(gòu)亂件的準內(nèi)力墳、應白力和弄變形拿分析,這些竟都是費強度望、剛絕度和蠟穩(wěn)定話性分小析的具基礎尸。二山材料蔬力學炕的研否究內(nèi)針容緒論/二伍材料鉆力學琴的研買究內(nèi)蠟容2、實皺驗部嬌分實驗皇是材盛料力旅學的甜重要擇組成填部分,通過季實驗關研究卸材料嚷在外喘力作宰用下罩的力換學性鐮能和蚊失效鳳行為,確定隊材料鮮抵抗英破壞歪和變芹形的茂能力鳳。同標時實堆驗也俗是驗怕證理畏論和諷解決際理論屢分析誓難于供處理迫的問銷題的謠重要仁手段。緒論/二紡材料托力學尺的研悅究內(nèi)次容3、應坐用部徐分上述米兩部掛分內(nèi)渴容的央結(jié)合,成為蓋工程燥設計參的重變要組嬌成部棍分,即根蹤蝶據(jù)安謎全與靈經(jīng)濟籍的控趟制條文件(以后曠各章編要介灣紹的造強度處條件、剛度陵條件昏和穩(wěn)任定性蓮條件)為構(gòu)震件選慰擇鞭合適弦的材花料,設計柴出合牲理的寸截面汽形狀叛和尺婦寸。二哨材料收力學恒的研侮究內(nèi)鍛容/3應用線部分方案設計靜力設計設計定型工程息設計榮程序二宿材料獵力學呼的研響究內(nèi)院容/3應用傳部分靜力設計受力分析內(nèi)力分析應力分析失效分析穩(wěn)定設計剛度設計強度設計第一蒸章消緒存論1、兩俗種簡寨化的柱力學異模型剛體變形浩固體F′FF′FF′FF′F三崗材料伶力學稅的基嶄本假籠定(或稱集簡化坑模型)緒論/三用材料針力學藝的基估本假兄設2、變港形固度體的住三個堵物體悄假設(又稱弊材料津性質(zhì)封模型)連續(xù)迅性假謹設均勻說性假套設各向廊同性轎假設三靜材料南力學逝的基挑本假續(xù)設/2變形甘固體建的物拐性假情設(1末)、連付續(xù)性侮假設(不同踢的地逆方)含義:認為葛組成撕物體禮的物統(tǒng)質(zhì)毫駁無空嗓隙地繪充滿捎整個霸物體騎的幾隱何容脅積。作用:可用熄連續(xù)網(wǎng)函數(shù)寶來表嶺示此責物體遮的各尺力學委量,如內(nèi)引力、香應力伸、應勸變和謎位移文等變史化。實際掠情況:宏觀拿連續(xù),微觀灑不連搬續(xù)。三鍵材料浩力學甲的基賄本假期設/2變形穿固體肯的物周性假滾設灰口奏鑄鐵撐顯微速組織球墨童鑄鐵瘋顯微求組織三色材料怕力學傍的基塔本假瘦設/2變形渡固體示的物向性假泉設普通寒鋼材釀顯微敗組織優(yōu)質(zhì)在鋼材斷顯微務組織還例朗如:砼—石子/黃沙/水泥—但仍舅有空普隙存胡在。三奪材料善力學纖的基販本假礎設/2變形惜固體挽的物縫性假扔設(2竿)均勻六性假反設(不同鞏的地亂方)含義:認為缸物體攔內(nèi)任偵何部欲分的球力學哈性質(zhì)刺相同牛、均南勻分引布。作用:可以踩從小研到大(為研今究一話個整美體，認可取妹一小容部分登研究垃）也鞠可以豆從大侄到小森（大傳尺寸皆試件膜測試尼的力怕學性惜能可犧應用趁到任液何微碑小部秧分）實際零情況：宏排觀均勺勻，牛微小勤不均紐奉勻。砼振坐搗密鐮實度薄會存荷在差陪異三嬸材料惑力學涉的基帆本假妄設/2變形摔固體仿的物土性假蠟設低碳默鋼拉蛛伸局部蓄頸縮導現(xiàn)象三把材料押力學衡的基昨本假暑設/2變形叛固體崇的物匆性假涂設(3精)、各軟向同葛性假體設（奪同一滅點不除同的捏方向月）含義：認努為物麻體在伍一點熄處各序個方哀向具賓有相機同的出力學師性能衫。作用：研毯究問弄題時候不必膜考慮藝方向偏性，財即材業(yè)料力講學性遍能與息坐標渾方向版無關催。例如葬：從紫鋼板播中取證試樣異。實際攜情況：多溜數(shù)各閣向異樸性，黃少數(shù)串各向誦同性拍。例如峽：木俘材順洪紋橫拉紋、乎竹子愿順紋遵橫紋攔、復層合材界料的疼經(jīng)向逗緯向鴉存在鄭很大贊差異法。緒論/三牢材料銀力學跳的基科本假慌定3、材火料力茅學的砌研究釣范圍管及前趕提條甘件在材畫料力丈學中站，實討際材異料被肅看是蘭連續(xù)峽、均柏勻、江各向掠同性政的變劍形固初體，繡但只覆限于竊研究渣彈性生范圍牌內(nèi)的袖小變梢形情紋況。三古材料丘力學理的基族本假況設/膠3材料叉力學種的研吃究范掃圍及僻前提斃條件小變繼形：賄認為復物件禽在外單力作伯用下善所產(chǎn)商生的下變形蔽極其示微小配，與擺物體本原始忙尺寸原比較竹要小控得多練（也姥稱小菌變形烤假設頭）。第一比章盾緒澤論1、按宋空間猾三個宏方向?qū)懙膸酌ず翁貍フ鳎|(zhì)變形細固體戒大致遵可分綱為（1）塊始體：象空間剖三個錄方向蔑具有爽相同勿量級旁的尺爹度。（2）殼鞋體：橡空間傍一個沈方向叫尺度方遠小濁于其殲它兩北個方陷向的米尺度刃，且武至少悄有一扯個方唉向的推曲率宵為零預。（3）板主：空裕間一襪個方現(xiàn)向的殺尺度迷遠小鐵于其櫻它兩寇個方撫向的租尺度職，且籮各處扁曲率朱均為犯零。（4）桿:空間箱一個傭方向牢的尺揮度遠年大于胖其它蹄兩個橋方向耐的尺防度。四雀材料粘力學壺的研婦究對完象及秘桿件泥變形慣的基膊本形嗎式緒論/四棚材料釀力學樸的研費究對勸象及敲桿件犯變形正的基堤本形無式2材料途力學兄的研傘究對霉象：微桿（1）直拌桿—軸線黨是直澤線（2）曲商桿—軸線淘是曲樣線（3）等曲截面震桿—截面精相同（4）變慶截面鹽桿—橫截俊面沿孟軸線紛變化緒論/四匪材料押力學牲的研姥究對棄象及騙桿件屠變形棄的基譽本形上式3、桿律件變琴形的壇基本建形式四悲材料棟力學筑的研是究對寧象及刮桿件菠變形摸的基術(shù)本形麥式/3桿件努變形倘的基勁本形弊式拉競伸四跌材料遷力學惜的研穗究對送象及陰桿件濾變形液的基梨本形很式/3桿件嶼變形杠的基斤本形塌式四構(gòu)材料奏力學術(shù)的研鹽究對勇象及倡桿件北變形偽的基略本形窮式/3桿件冷變形信的基鹿本形達式壓靜縮四襪材料斧力學哲的研收究對擊象及峽桿件亡變形卵的基饅本形璃式/3桿件挺變形插的基屠本形維式剪期切四翠材料子力學移的研稿究對玩象及開桿件臨變形帽的基刺本形位式/3桿件道變形擠的基久本形桌式扭丸轉(zhuǎn)四侄材料素力學尖的研緒究對循象及影桿件組變形合的基襖本形營式/3桿件踩變形鉗的基倒本形咸式彎協(xié)曲四柏材料翠力學溫的研躁究對芳象及效桿件鹿變形速的基立本形仍式/3桿件頑變形聚的基糕本形香式彎嚷曲第一偷章橋緒忠論1、課惹程性客質(zhì)材料妻力學泰是固垂體力叨學的顫一個冊分支殿，是超一門也技術(shù)哄基礎把課。無論劈燕是土遣建、克機械謎、航兵空航諒天等臟專業(yè)飽，它祖的理罪論、將概念緒、方左法對隙工程勉設計隨、科硬學研礙究和彈后續(xù)蟲課程饑的學恰習是脅必不宏可少贈的。五筐材料甚力學彎的課戰(zhàn)程性喬質(zhì)與浴特點緒論/五脆材料秘力學勉的課莖程性掀質(zhì)與銹特點2課程藍特點(三強寨三多義）（1）內(nèi)著容的票系統(tǒng)開性強（2）方病法的奏科學爸性強（3）理確論聯(lián)錯系實棍際的蓬密切娘性強（4）概煮念多抽、公綁式多雁、數(shù)叔字計夜算多五鞭材料襪力學幅的課袋程性米質(zhì)與謝特點/鋤2課程開特點（1）內(nèi)揪容的診系統(tǒng)系性強拔（一娘分析躁三計環(huán)算兩您先兩換后）主線站：桿服件的鑼應力分析（應古力、紹變形吼及能嶄量）側(cè)危險狡段、繪面、榴點處潛的強相度計算最大銷變形鴨處的逢剛度計算一定胸受力工情況被下桿券的穩(wěn)同定計算先討論螞基本里變形潑，后研究融組合蔽變形先討論認靜力房誠問題菠，后研究更動荷機問題五氣材