緒論的專業(yè)知識講座

材料力學(xué)劉鴻文主編(第5版)高等教育出版社1/77一、力學(xué)體系介紹固體力學(xué)流體力學(xué)一般力學(xué)材料力學(xué)構(gòu)造力學(xué)彈性力學(xué)塑性力學(xué)斷裂力學(xué)復(fù)合材料早期：當(dāng)代：水力學(xué)水動力學(xué)空氣動力學(xué)氣體動力學(xué)多相流體力學(xué)粘彈性力學(xué)滲入理論力學(xué)分析力學(xué)剛體動力學(xué)振動理論陀螺理論運動穩(wěn)定性力學(xué)2/77二、材料力學(xué)主要研究對象是彈性體（變形體）對于彈性體:平衡問題變形力和變形包括到彈性體失效與失效有關(guān)設(shè)計準(zhǔn)則理論力學(xué)研究對象：剛體（不變形）3/77三、材料力學(xué)所包括內(nèi)容分屬兩個學(xué)科固體力學(xué)材料科學(xué)研究物體在外力作用下應(yīng)力、變形和能量，統(tǒng)稱為應(yīng)力分析又不一樣于固體力學(xué)，所研究僅限于桿類構(gòu)件材料力學(xué)行為，研究材料在外力和溫度作用下所體現(xiàn)力學(xué)性能和失效行為研究僅限于材料宏觀力學(xué)行為，不包括材料微觀機理4/77四、材料力學(xué)與各門課程

材料力學(xué)是一門很主要專業(yè)基礎(chǔ)課。在基礎(chǔ)課和專業(yè)課之間起著橋梁作用5/77

傳統(tǒng)具有柱、梁、檁、椽木制房屋構(gòu)造古代建筑構(gòu)造五、材料力學(xué)與工程應(yīng)用6/77建于隋代（623年）河北趙州橋橋長64.4米，寬10米跨徑37.02米，用石2800噸，至今完好古代建筑構(gòu)造7/77建于遼代（1056年）山西應(yīng)縣佛宮寺木塔塔高9層共67.31米，用木材7400噸900數(shù)年來歷經(jīng)數(shù)次地震不倒，現(xiàn)存唯一木塔古代建筑構(gòu)造8/77材料力學(xué)地位非常主要9/77第一章緒論§1.1材料力學(xué)任務(wù)§1.2變形固體基本假設(shè)§1.3外力及其分類§1.4內(nèi)力、截面法及應(yīng)力概念§1.5變形與應(yīng)變§1.6桿件變形基本形式10/77§1.1材料力學(xué)任務(wù)構(gòu)件工程構(gòu)造機械各組成部分黃河橋簡易起重機11/77變形在外力作用下，構(gòu)件尺寸和形狀發(fā)生變化彈性變形塑性變形外力解除后可消失變形外力解除后不能消失變形橡皮筋床板用小刀把手割破一種口子汽車車身口香糖橡皮泥舉例：12/77問題勻速提升：柔索張力T=W(1)物體重量W一定期，柔索選何種材料？（材料好，不易斷，價格貴）（2）材料確定期，柔索選用多大橫截面積？（粗好、結(jié)實、但價格貴）（3）工程現(xiàn)場中，只有一根材料確定、橫截面直接確定柔索，那么此構(gòu)造最大起重量是多少？13/77設(shè)計根據(jù)（1）確保構(gòu)件在正常工作時間不能發(fā)生破壞；——構(gòu)件具有足夠強度（不發(fā)生破壞）如：椅子沒有斷裂；床板沒有折斷（2）變形在允許范圍內(nèi)，——具有足夠剛度（變形在允許范圍內(nèi)）如：椅子變形；床變形等均在允許范圍內(nèi)；在運動員重量作用下雙杠橫梁變形；載重卡車作用下橋梁變形（3）受壓力作用細長桿，應(yīng)始終維持原有直線平衡形態(tài)——足夠穩(wěn)定性（保持原有平衡狀態(tài)能力）如：十字繡繡花針；自行車打氣筒活塞桿、14/77穩(wěn)定性主要是針對細長受壓桿件而言又如：舉重運動員在物體重量作用下身體必須保持挺直；自卸車油缸活塞桿腳手架受壓桿15/77材料力學(xué)任務(wù)確保構(gòu)件具有足夠強度、剛度和穩(wěn)定性前提下合理選擇構(gòu)件材料、截面尺寸和形狀、確定系統(tǒng)許可載荷儲氣罐車床軸受壓細長桿（如：液壓油缸活塞桿）爆炸——主要確保其強度要有足夠剛度，變形不應(yīng)過大，滿足加工精度應(yīng)具有足夠穩(wěn)定性16/77承載能力——桿件承受載荷能力強度剛度穩(wěn)定性抵抗破壞能力（不破壞）抵抗變形能力（變形在允許范圍內(nèi)）保持原有直線平衡能力不但與構(gòu)件形狀、尺寸有關(guān)，更與材料力學(xué)性能有關(guān)理論分析+試驗研究60時+10時17/77工程中滿足強度、剛度、穩(wěn)定性實例強度+剛度18/77鉆頭：穩(wěn)定性立柱：強度+剛度19/77大型橋梁滿足強度、剛度、穩(wěn)定性要求斜拉索：強度橋梁：強度、剛度橋墩：強度、穩(wěn)定性20/77談?wù)劯邢耄?/p>

日常生活各行各業(yè)零部件均滿足強度、剛度、穩(wěn)定性要求，系統(tǒng)才能正常運轉(zhuǎn)《材料力學(xué)》主要性另你震驚了嗎？21/77工程中另一方面要求避免系統(tǒng)超載安全銷，容易發(fā)生破壞22/772緩沖彈簧彈簧應(yīng)有較大變形才能較好減振23/773、蹦床？4、蹦極柔索？5、汽車車身在發(fā)生碰撞或者滾翻時變形？24/77人類災(zāi)難

對工程中不滿足剛度、強度、穩(wěn)定性而發(fā)生失效構(gòu)件給工農(nóng)業(yè)造成巨大損失，例子不勝枚舉25/771923年4月14日晚12時30分，由英國開往紐約《泰坦尼克》原因鉚釘質(zhì)量差，有雜質(zhì)

鉚釘材料測試在室溫下進行，但大西洋-11度26/77頭重尾輕，尾部翹起，引發(fā)船體從當(dāng)中彎曲斷裂泰坦尼克號殘骸27/77原因：氣流與橋身共振28/7729/77汽車起重機回轉(zhuǎn)臺失穩(wěn)，造成構(gòu)造失效30/77腳手架坍塌事故31/77材料力學(xué)任務(wù)阿基米德“給我一種支點我就能把地球翹起”杠桿原理：32/77§1.2變形固體基本假設(shè)理論力學(xué)研究對象剛體33/77材料力學(xué)研究對象：變形體34/77注意：35/77討論請判斷下列簡化在什么情況下是正確，什么情況下不正確？36/77變形固體在外力作用下，一切固體都將發(fā)生變形，故成為變形固體，而構(gòu)件一般有固體材料制成，故構(gòu)件一般都是變形固體由于固體有多方面屬性，研究角度不一樣，側(cè)重角度也不一樣樣。研究構(gòu)件強度、剛度和穩(wěn)定性時，為了抽象出力學(xué)模型，掌握與問題有關(guān)屬性，略去次要屬性，做下列幾點假設(shè)：37/771、連續(xù)性假設(shè)：目錄球墨鑄鐵顯微組織以為整個物體體積內(nèi)毫無空隙地充滿物質(zhì)事實上組成固體粒子之間存在間隙并不連續(xù)，但這些間隙與構(gòu)件尺寸相比及其微小，故略去不計微觀不連續(xù)宏觀連續(xù)引入無窮小概念，能夠進行極限、積分、微分運算38/772、均勻性假設(shè)：一般鋼材顯微組織以為物體內(nèi)任何部分，其力學(xué)性能相同力學(xué)性質(zhì)：固體在外力作用下體現(xiàn)出變形與破壞方面性質(zhì)微觀不均勻，宏觀均勻39/7740/773、各向同性假設(shè)：在物體內(nèi)各個不一樣方向力學(xué)性能相同灰口鑄鐵纖維組織單個晶體成結(jié)晶各向異性形成金屬時，呈隨機取向在宏觀上體現(xiàn)為各向同性微觀各向異性宏觀各向同性41/77各向異性沿不一樣方向力學(xué)性能不一樣微觀各向異性，宏觀各向異性42/77各向異性43/77ABCFδ1δ24、小變形與線彈性變形量δ遠不大于構(gòu)件最小尺寸研究靜力平衡時忽視變形原始尺寸原理變形分析是略去高次項線性化處理44/77問題?1、外力：某一物體受到其他物體對它作用力，包括載荷、約束反力2、外力按作用方式分為：表面力、體積力4、表面力：是作用與物體表面力；3、體積力：連續(xù)分布于物體內(nèi)部各點力。如：5、面力分類：集中力、分布力重力和慣性力如：對椅子壓力，對床板壓力6、集中力：若外力作用面積遠不大于物體表面尺寸，可作為作用于一點集中力。7、分布力：如：對椅子壓力，對床板壓力手抓雙杠力，繡花針、腳對地面力連續(xù)分布于物體表面上力。如：8、按外力與時間關(guān)系分類：靜載荷、動載荷9、靜載荷：載荷遲緩地由零增加到最后值10、動載荷如：載荷隨時間而變化。11、交變載荷：隨時間作周期性變化載荷如：自行車車胎上某一點12、沖擊載荷：物體運動在瞬間突然發(fā)生變化所引發(fā)動載荷如：重力打鐵、打架時揮舞拳頭、夯地基§1.3外力及其分類45/77§1.4內(nèi)力、截面法和應(yīng)力概念一、內(nèi)力物體受外力作用而變形，內(nèi)部各部分之間因相對位置變化而引發(fā)互相作用（附加內(nèi)力），稱為附加內(nèi)力，簡稱內(nèi)力二、求內(nèi)力辦法截面法46/77截面法——截、取、代、平（1）分二留一（截、?。┘傧胙厍髢?nèi)力截面將構(gòu)件提成兩部分，取其中一部分為研究對象47/77（2）內(nèi)力代棄截面形心：主矢、主矩分解——代48/77（3）內(nèi)外平衡、求內(nèi)力——平保存部分求平衡——空間一般力系平衡方程：49/77例1:求m-m面上內(nèi)力（1）分二留一（2）內(nèi)力代棄（3）內(nèi)外平衡、求內(nèi)力50/77三、應(yīng)力內(nèi)力大，構(gòu)件一定破壞嗎？使命分布在截面內(nèi)一點密集程度1、平均應(yīng)力51/772、一點應(yīng)力（全應(yīng)力）：52/773、一點正應(yīng)力、切應(yīng)力正應(yīng)力切應(yīng)力故：應(yīng)力是指一點應(yīng)力，而某一點應(yīng)力有兩個分量，分別是和

；而與截面垂直，

與截面相切53/774、應(yīng)力單位國際單位制工程單位制54/7755/7756/77§1.5變形與應(yīng)變一.變形桿件受力后，形狀和尺寸發(fā)生變化長度變化角度變化彈性變形塑性變形位移變形后構(gòu)件上個點、線、面產(chǎn)生位置變化線位移角位移變形與位移區(qū)分57/77

二、線應(yīng)變58/771、平均線應(yīng)變2、一點線應(yīng)變59/7760/77三、角應(yīng)變61/7762/77§1.6

桿件變形基本形式63/77變截面直桿64/7765/7766/7767/77二、桿件變形基本形式68/77剪切變形69/7770/7771/77扭轉(zhuǎn)+彎曲72/771、內(nèi)力概念；2、用截面法求桿件內(nèi)力；3、正應(yīng)力和切應(yīng)力概念；4、小變形概念；5、線應(yīng)變和角應(yīng)變概念；6、變形固體基本假設(shè)重點1、應(yīng)力是一點應(yīng)力，應(yīng)力與橫截面之間方位關(guān)系；2、小變形概念在處理材料力學(xué)問題時應(yīng)用；難點1、理解材料力學(xué)研究對象及其任務(wù)；2、材料力學(xué)基本假設(shè)；3、理解內(nèi)力、應(yīng)力和應(yīng)變概念；4、理解桿件四種基本變形；5、理解基本變形受力和變形特點；6、理解構(gòu)件強度、剛度、穩(wěn)定性概念；

基本知識點73/7774/777、構(gòu)件強度、剛度、穩(wěn)定性

。A：只與材料力學(xué)性質(zhì)有關(guān)B：只與構(gòu)件形狀尺寸有關(guān)C：與二者都有關(guān)