材料力學(xué)-第1章緒論

實驗選課通知第四周:常溫單軸拉伸實驗、壓縮實驗HE107第六周:扭轉(zhuǎn)實驗、各向異性材料的單軸拉伸實驗HE104

第九周:彈性常數(shù)E、μ的測定、梁的彎曲正應(yīng)力測定HE2161、選課網(wǎng)址/xuanke/2、選課時間12月7日0：00時——12月13日24：00時截至。3、學(xué)生登陸帳號和密碼均為自己的學(xué)號。4、選課截止前一定要再次復(fù)查自己的選課結(jié)果，若發(fā)現(xiàn)“未滿5人，請重選”的提示信息，說明該時段未滿5人不開課，請務(wù)必重新選擇其它時段。5、實驗指導(dǎo)書電子版網(wǎng)址/頁面的實驗指導(dǎo)，實驗指導(dǎo)頁面的表格下載中有實驗報告可供學(xué)生下載，請同學(xué)們在實驗前預(yù)習(xí)相關(guān)實驗，實驗課后要認真填寫完整的實驗報告。6、由于學(xué)生自身原因未選好實驗課程，責(zé)任自負。1編輯ppt材料力學(xué)ShanghaiUniversity2編輯ppt材料力學(xué)第一課課堂學(xué)習(xí)要求嚴(yán)禁抄作業(yè)按時上課，不可遲到手機保持關(guān)機或者靜音上課期間嚴(yán)禁飲食、聊天

3編輯ppt材料力學(xué)第一課考試、考核方法期末考試成績70％

平時成績30％

－平時作業(yè)20％（嚴(yán)禁抄作業(yè)）

－實驗10％

每周五上課之前交上一周作業(yè)，過時不收!

4編輯ppt我的聯(lián)系方式：Email:yicheng_s@Office:HE206材料力學(xué)第一課任何時候歡迎來辦公室答疑5編輯ppt材料力學(xué)第一章緒論6編輯ppt材料力學(xué)－第1章緒論本課程的目的：具有將常用構(gòu)件簡化為力學(xué)計算簡圖的能力掌握材料力學(xué)的基本假設(shè)、研究方法、基本理論及其適用范圍能熟練對桿件進行強度、剛度和穩(wěn)定性計算和分析掌握材料力學(xué)性能實驗的基本方法7編輯ppt材料力學(xué)－第1章緒論1.概述材料力學(xué)的任務(wù)變形固體的性質(zhì)及基本假定－理想化模型材料力學(xué)的研究對象桿件變形的基本形式2.基本概念外力與內(nèi)力應(yīng)力應(yīng)變胡克定律（Hooke’slaw）8編輯ppt材料力學(xué)－第1章緒論材料力學(xué)的任務(wù)9編輯ppt材料力學(xué)－第1章緒論自然和工程實際中各種各樣的結(jié)構(gòu)物和機械（如機床、起重機、建筑物等）都是由許多基本元件組成的（如梁、柱、軸、板、齒輪等）這些基本元件稱為結(jié)構(gòu)的構(gòu)件或機器的零件材料力學(xué)的任務(wù)10編輯ppt材料力學(xué)－第1章緒論結(jié)構(gòu)物、機器安全正常工作的前提是充分認識和了解其材料的力學(xué)性能。因此，材料力學(xué)是眾多工程學(xué)科的基礎(chǔ)整體結(jié)構(gòu)安全的基礎(chǔ)是各個構(gòu)件、零件應(yīng)具有足夠的承受荷載（即外力）的能力——簡稱為承載能力材料力學(xué)的任務(wù)11編輯ppt材料力學(xué)是研究和分析各種構(gòu)件承載能力的學(xué)科之一在材料力學(xué)中，對構(gòu)件承載能力（力學(xué)性能）的研究包含以下三個方面的內(nèi)容：強度——在載荷作用下構(gòu)件不致于發(fā)生破壞（斷裂、屈服），即構(gòu)件抵抗破壞的能力剛度——構(gòu)件的變形不能超過工程上允許的范圍，即構(gòu)件抵抗變形的能力穩(wěn)定性——構(gòu)件的原有平衡應(yīng)保持為穩(wěn)定平衡，即構(gòu)件保持原有平衡狀態(tài)的能力材料力學(xué)－第1章緒論材料力學(xué)的任務(wù)12編輯ppt強度－構(gòu)件受力后不發(fā)生破壞或不產(chǎn)生不可恢復(fù)的變形錄音磁帶橋梁的鋼索、橋面、立柱等材料力學(xué)－第1章緒論材料力學(xué)的任務(wù)13編輯ppt強度－構(gòu)件受力后不發(fā)生破壞或不產(chǎn)生不可恢復(fù)的變形地震中樁的破壞（斷裂）水庫大壩材料力學(xué)－第1章緒論材料力學(xué)的任務(wù)14編輯ppt強度－構(gòu)件受力后不發(fā)生破壞或不產(chǎn)生不可恢復(fù)的變形結(jié)構(gòu)的破壞（屈服）材料力學(xué)－第1章緒論材料力學(xué)的任務(wù)15編輯ppt強度－構(gòu)件受力后不發(fā)生破壞或不產(chǎn)生不可恢復(fù)的變形風(fēng)載下橋的破壞TacomaDamage(1940,USA)——橋梁的風(fēng)致振動材料力學(xué)－第1章緒論材料力學(xué)的任務(wù)16編輯ppt剛度

—構(gòu)件的變形不能超過工程上允許的范圍機械加工用的鉆床的立柱，如果強度不夠，就會折斷(斷裂)或折彎(塑性變形)；如果剛度不夠，鉆床立柱即使不發(fā)生斷裂或者折彎，也會產(chǎn)生過大彈性變形（圖中虛線所示為夸大的彈性變形），從而影響鉆孔的精度，甚至產(chǎn)生振動，影響鉆床的在役壽命。材料力學(xué)－第1章緒論材料力學(xué)的任務(wù)17編輯ppt剛度

—構(gòu)件的變形不能超過工程上允許的范圍橋面的剛度材料力學(xué)－第1章緒論材料力學(xué)的任務(wù)18編輯ppt剛度

—構(gòu)件的變形不能超過工程上允許的范圍軸的剛度材料力學(xué)－第1章緒論材料力學(xué)的任務(wù)19編輯ppt穩(wěn)定性——構(gòu)件的原有平衡應(yīng)保持為穩(wěn)定平衡受壓桿件的穩(wěn)定性材料力學(xué)－第1章緒論材料力學(xué)的任務(wù)20編輯ppt穩(wěn)定性——構(gòu)件的原有平衡應(yīng)保持為穩(wěn)定平衡塔吊中的穩(wěn)定性材料力學(xué)－第1章緒論材料力學(xué)的任務(wù)21編輯ppt穩(wěn)定性——構(gòu)件的原有平衡應(yīng)保持為穩(wěn)定平衡高速行駛的火車的穩(wěn)定性材料力學(xué)－第1章緒論材料力學(xué)的任務(wù)22編輯ppt穩(wěn)定性——構(gòu)件的原有平衡應(yīng)保持為穩(wěn)定平衡強度、剛度、穩(wěn)定性問題材料力學(xué)－第1章緒論材料力學(xué)的任務(wù)23編輯ppt材料力學(xué)的任務(wù)： 在保證構(gòu)件安全可靠的前提下，為構(gòu)件選擇適當(dāng)?shù)牟牧洗_定合理的尺寸、形狀提供必要的理論基礎(chǔ)和計算方法由于構(gòu)件的強度、剛度和穩(wěn)定性問題的分析都涉及到材料的變形特征。因此，材料力學(xué)中的構(gòu)件都是變形體，這是材料力學(xué)和理論力學(xué)的本質(zhì)區(qū)別材料力學(xué)－第1章緒論材料力學(xué)的任務(wù)24編輯pptPaperproduceslargedeformationPaperafterfoldedAppropriatedimensionsandconfiguration材料力學(xué)－第1章緒論材料力學(xué)的任務(wù)25編輯ppt設(shè)計原則—一般情況下，對于某一具體構(gòu)件，強度、剛度和穩(wěn)定性這三個方面，只有一個方面是主要的，從而，只需解決這個主要方面的矛盾對于某些特殊結(jié)構(gòu)，可能這三個方面都必須詳細研究、設(shè)計，以保證結(jié)構(gòu)的正常工作材料力學(xué)－第1章緒論材料力學(xué)的任務(wù)26編輯ppt材料力學(xué)－第1章緒論材料力學(xué)的發(fā)展簡史27編輯ppt材料力學(xué)的發(fā)展簡史“科學(xué)的發(fā)生和發(fā)展，一開始就由生產(chǎn)決定的”—恩格斯“力學(xué)是現(xiàn)代工業(yè)的基礎(chǔ)”—馬克思在材料力學(xué)建立和發(fā)展的歷史中，始終伴隨著理論分析、實驗研究和工程實踐的緊密結(jié)合材料力學(xué)－第1章緒論材料力學(xué)的發(fā)展簡史28編輯ppt材料力學(xué)－第1章緒論材料力學(xué)的發(fā)展簡史在古代建筑中，沒有嚴(yán)格的科學(xué)理論。只是在長期生產(chǎn)實踐中，對構(gòu)件承力的性質(zhì)積累了一些定性或較粗淺的定量認識例如，從圓木中截取矩形截面的木梁時，當(dāng)高寬比為3

2時最為經(jīng)濟（材料力學(xué)的結(jié)論為1.414:1）秦代建造的都江堰，充分利用了巖石的熱脹冷縮、卵石的抗壓性和楠竹的良好抗拉性29編輯ppt古人的感性認識都江堰水利工程

北京天壇祈年殿材料力學(xué)－第1章緒論材料力學(xué)的發(fā)展簡史30編輯ppt材料力學(xué)－第1章緒論材料力學(xué)的發(fā)展簡史隨著工業(yè)的發(fā)展，在船舶、大型建筑工程等的建造中所碰到的問題日益復(fù)雜，單憑經(jīng)驗已無法解決在對構(gòu)件強度和剛度長期定量研究的基礎(chǔ)上，逐漸形成了材料力學(xué)學(xué)科意大利科學(xué)家伽利略（Galileo，1564～1642）為解決建造船舶和水閘所需的梁的尺寸問題，于1638年首次提出梁的強度計算公式，出版了世界上第一本材料力學(xué)教本《兩門新的科學(xué)》31編輯ppt材料力學(xué)－第1章緒論材料力學(xué)的發(fā)展簡史《兩門新的科學(xué)》（1638）

32編輯ppt材料力學(xué)－第1章緒論材料力學(xué)的發(fā)展簡史33編輯ppt材料力學(xué)－第1章緒論材料力學(xué)的發(fā)展簡史受力分析（有誤）34編輯ppt材料力學(xué)－第1章緒論材料力學(xué)的發(fā)展簡史英國科學(xué)家胡克(RobertHooke，1635～1703)在1678年發(fā)表了根據(jù)彈簧實驗觀察所得的“力與變形成正比”這一重要物理定律（即胡克定律），奠定了材料力學(xué)的科學(xué)基礎(chǔ)從18世紀(jì)起，材料力學(xué)開始沿著科學(xué)理論的方向發(fā)展35編輯ppt材料力學(xué)－第1章緒論材料力學(xué)的發(fā)展簡史Hooke胡克“彈簧實驗”裝置36編輯ppt材料力學(xué)－第1章緒論材料力學(xué)的發(fā)展簡史此后瑞士的數(shù)學(xué)家、力學(xué)家歐拉（L.Euler,1707～1783）、法國的科學(xué)家泊松（S.D.Poisson,1781～1840）、法國的力學(xué)家圣維南（Saint-Venant,1797～1886）、法國的力學(xué)家工程師納維埃（Navier1785～1838）等都對彎曲理論、扭轉(zhuǎn)理論、穩(wěn)定理論以及材料實驗作出卓越的貢獻，豐富、發(fā)展和完善了材料力學(xué)這門學(xué)科37編輯ppt材料力學(xué)－第1章緒論材料力學(xué)的發(fā)展簡史Euler力學(xué)家歐拉（L.Euler,1707～1783）對彈性線的研究38編輯ppt材料力學(xué)－第1章緒論材料力學(xué)的發(fā)展簡史近代工業(yè)、高速車輛、飛機、大型機械以及鐵路橋梁等的出現(xiàn)，使減輕構(gòu)件的自重成為亟待解決的問題隨著冶金工業(yè)的發(fā)展，新的高強度金屬（如鋼和鋁合金等）逐漸成為主要的工程材料，從而使薄型和細長型構(gòu)件大量被采用這類構(gòu)件的失穩(wěn)破壞屢有發(fā)生，引起工程界的重視，從而成為構(gòu)件剛度和穩(wěn)定性理論發(fā)展的推動力39編輯ppt材料力學(xué)－第1章緒論材料力學(xué)的發(fā)展簡史由于超高強度材料和焊接結(jié)構(gòu)的廣泛應(yīng)用，循環(huán)載荷下的低應(yīng)力脆斷和疲勞事故又成為新的研究課題，促使這方面研究迅速發(fā)展這些問題的研究使得力學(xué)的分工越來越細，出現(xiàn)了更多的以材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、彈性力學(xué)和塑性力學(xué)為基礎(chǔ)的固體力學(xué)分支40編輯ppt材料力學(xué)－第1章緒論材料力學(xué)的發(fā)展簡史TIMOSHENKO鐵摩辛柯教授的專著

41編輯ppt材料力學(xué)－第1章緒論材料力學(xué)的發(fā)展簡史vonKarman錢學(xué)森教授42編輯ppt材料力學(xué)－第1章緒論材料力學(xué)的發(fā)展簡史地質(zhì)力學(xué)家李四光教授錢偉長教授43編輯ppt隨著生產(chǎn)的發(fā)展和科學(xué)的進步，材料力學(xué)的研究內(nèi)容不斷深化、研究范圍不斷擴大目前，材料力學(xué)的主要研究領(lǐng)域為薄壁結(jié)構(gòu)的應(yīng)用及其力學(xué)性能預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的應(yīng)用新型材料的力學(xué)性質(zhì)及其應(yīng)用（如聚合物、合成橡膠、高強度合金、納米材料等）多孔材料結(jié)構(gòu)的力學(xué)行為

材料力學(xué)－第1章緒論材料力學(xué)的發(fā)展簡史44編輯pptAbikeframeismadeofthin-walledsteelpipes材料力學(xué)－第1章緒論材料力學(xué)的發(fā)展簡史45編輯ppt如：納米力學(xué)納米微機械生物探針納米材料制成的齒輪生物探針的納米力學(xué)行為材料力學(xué)－第1章緒論材料力學(xué)的發(fā)展簡史46編輯ppt材料力學(xué)－第1章緒論變形固體的性質(zhì)及基本假定－理想化模型47編輯ppt材料力學(xué)－第1章緒論變形固體的基本假設(shè)通常，在荷載作用下，固體的形狀和尺寸都發(fā)生改變，這種現(xiàn)象稱為固體變形，這些材料稱為可變形固體材料力學(xué)是研究可變形固體力學(xué)行為的學(xué)科之一，而理論力學(xué)研究的是剛體力學(xué)48編輯ppt材料力學(xué)－第1章緒論變形固體的基本假設(shè)

剛體與變形體模型49編輯ppt材料力學(xué)－第1章緒論變形固體的基本假設(shè)剛體F′FF′F50編輯ppt材料力學(xué)－第1章緒論變形固體的基本假設(shè)變形體F′FF′F51編輯ppt材料力學(xué)－第1章緒論變形固體的基本假設(shè)實際材料的物質(zhì)結(jié)構(gòu)是各不相同的金屬——具有晶體結(jié)構(gòu)塑料——具有長鏈分子結(jié)構(gòu)玻璃——由排列規(guī)則的硅原子和氧原子組成微觀上，它們的共同特征為物質(zhì)結(jié)構(gòu)都具有不同程度的孔隙可能含有雜質(zhì)等缺陷52編輯ppt材料力學(xué)－第1章緒論變形固體的基本假設(shè)灰口鑄鐵的顯微組織球墨鑄鐵的顯微組織53編輯ppt材料力學(xué)－第1章緒論變形固體的基本假設(shè)普通鋼材的顯微組織優(yōu)質(zhì)鋼材的顯微組織54編輯ppt材料力學(xué)－第1章緒論變形固體的基本假設(shè)不同成分的納米復(fù)合陶瓷的顯微組織55編輯ppt材料力學(xué)－第1章緒論變形固體的基本假設(shè)高分子材料微觀結(jié)構(gòu)56編輯ppt材料力學(xué)－第1章緒論變形固體的基本假設(shè)變形固體的三個主要基本假定連續(xù)性假定均勻性假定各向同性假定57編輯ppt材料力學(xué)－第1章緒論變形固體的基本假設(shè)連續(xù)性假定——假設(shè)物體在其整個體積內(nèi)充滿物質(zhì)，毫無孔隙，其結(jié)構(gòu)是密實的微觀不連續(xù)宏觀連續(xù)

58編輯ppt材料力學(xué)－第1章緒論變形固體的基本假設(shè)均勻性假定——假設(shè)物體內(nèi)任意部分的單元體具有相同的力學(xué)性質(zhì)在統(tǒng)計平均的意義下，認為物體各個部分的力學(xué)性質(zhì)是相同的微觀不均勻宏觀均勻

59編輯ppt材料力學(xué)－第1章緒論變形固體的基本假設(shè)各向同性假定——假設(shè)物質(zhì)材料沿各個方向的力學(xué)性質(zhì)相同對于某些材料（如金屬），就其微粒（單個晶粒）而言，其力學(xué)性質(zhì)是有方向的在微粒排列是隨機的條件下，按統(tǒng)計平均的觀點，材料中取出的單元體在各個方向呈現(xiàn)相同的力學(xué)性質(zhì)現(xiàn)實世界中，存在著大量非各向同性（即各向異性）的材料，如木材、巖石、還氧樹脂碳纖維等60編輯ppt材料力學(xué)－第1章緒論變形固體的基本假設(shè)除上述基本假設(shè)外，材料力學(xué)分析中常用的另一個假定為——小變形假設(shè)如果構(gòu)件的變形與其形狀尺寸相比是很小的，則稱這類變形稱為小變形在這類變形中，構(gòu)件的位移（小位移）和應(yīng)變都很小。因此，可在未變形的構(gòu)形中計算靜力平衡問題，從而簡化問題的分析61編輯ppt材料力學(xué)－第1章緒論變形固體的基本假設(shè)例如：兩鉸接直桿的拉伸例如：梁的彎曲FDD62編輯ppt材料力學(xué)－第1章緒論變形固體的基本假設(shè)在工程中，除特定的目的和用途，一般情況下，構(gòu)件的變形都限制在彈性范圍內(nèi)，因此，常用的另一假定為彈性假設(shè)彈性和塑性變形物體在外荷載作用下發(fā)生變形，當(dāng)外荷載卸除后，如果材料能恢復(fù)其原有的形狀，這種變形稱為彈性變形，否則稱為塑性變形63編輯ppt材料力學(xué)－第1章緒論變形固體的基本假設(shè)彈性變形（可恢復(fù)性）海綿瀝青塑性變形(不可恢復(fù)性）64編輯ppt材料力學(xué)－第1章緒論變形固體的基本假設(shè)構(gòu)件的變形分為兩類：彈性變形——外力解除后可恢復(fù)的變形塑性變形（殘余變形）——外力解除后不能恢復(fù)的變形材料在彈性變形范圍內(nèi)不存在塑性變形材料在發(fā)生塑性變形時，通常含有彈性變形65編輯ppt材料力學(xué)－第1章緒論變形固體的基本假設(shè)一段直鋼絲的彎曲卸除荷載后塑性撓度Dp彈性撓度De=D-DpP施加荷載Δ彈性變形塑性變形66編輯ppt材料力學(xué)－第1章緒論材料力學(xué)的研究對象67編輯ppt材料力學(xué)－第1章緒論材料力學(xué)的研究對象工程中的構(gòu)件，形狀多種多樣，按照其幾何特征，一般可分為桿件和板件桿件

—指其一個方向的尺寸遠大于其它兩個方向尺寸的構(gòu)件桿件的形狀和尺寸由其軸線與橫截面確定軸線是指通過橫截面形心的線段橫截面是指與桿件軸線方向垂直的截面軸線橫截面68編輯ppt材料力學(xué)－第1章緒論材料力學(xué)的研究對象桿件的分類桿件直桿曲桿等截面直桿變截面直桿等截面曲桿變截面曲桿69編輯ppt材料力學(xué)－第1章緒論材料力學(xué)的研究對象材料力學(xué)研究的主要對象為桿件，即一維結(jié)構(gòu)，并且，通常研究等截面直桿70編輯ppt材料力學(xué)－第1章緒論材料力學(xué)的研究對象另外，材料力學(xué)也研究簡單殼體，如液壓缸的氣缸、薄壁鍋爐的筒體，這類結(jié)構(gòu)稱之為薄壁結(jié)構(gòu)71編輯ppt材料力學(xué)－第1章緒論桿件變形的基本形式72編輯ppt材料力學(xué)－第1章緒論桿件變形的基本形式可以證明，對于小變形、線彈性的桿件，其一般變形可由如下四種基本變形形式組合而成拉伸、壓縮變形剪切變形扭轉(zhuǎn)變形彎曲變形73編輯ppt材料力學(xué)－第1章緒論桿件變形的基本形式拉伸或壓縮（tensionorcompression）

當(dāng)桿件兩端承受沿軸線方向的拉力或壓力載荷時，桿件將產(chǎn)生軸向伸長或壓縮變形。74編輯ppt材料力學(xué)－第1章緒論桿件變形的基本形式剪切(shearing)在平行于桿橫截面的兩個相距很近的平面內(nèi)，方向相對地作用著兩個橫向力，當(dāng)這兩個力相互錯動并保持二者之間的距離不變時，桿件將產(chǎn)生剪切變形。75編輯ppt材料力學(xué)－第1章緒論桿件變形的基本形式GrandCanyon大自然的剪切效應(yīng)76編輯ppt材料力學(xué)－第1章緒論桿件變形的基本形式扭轉(zhuǎn)(torsion)當(dāng)作用在桿件上的力組成作用在垂直于桿軸平面內(nèi)的力偶T時，桿件將產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形，即桿件的橫截面繞其軸相互轉(zhuǎn)動。變形前位置變形后位置77編輯ppt材料力學(xué)－第1章緒論桿件變形的基本形式彎曲(bending)當(dāng)外加力偶M或外力作用于與桿件垂直的縱向平面內(nèi)時，桿件將發(fā)生彎曲變形，其軸線將變成曲線。

78編輯ppt材料力學(xué)－第1章緒論材料力學(xué)（單輝祖主編）材料力學(xué)（劉鴻文主編）材料力學(xué)（葉開沅主編）材料力學(xué)（鐵摩辛柯著）MechanicsofMaterials（JamesM.Gere著）材料力學(xué)解題指導(dǎo)及習(xí)題集（清華大學(xué)材料力學(xué)教研室）材料力學(xué)學(xué)習(xí)指導(dǎo)（范欽珊）參考數(shù)目79編輯ppt材料力學(xué)－第1章緒論2.基本概念外力與內(nèi)力應(yīng)力應(yīng)變胡（虎）克定律（Hooke’slaw）80編輯ppt材料力學(xué)－第1章緒論外力和內(nèi)力81編輯ppt材料力學(xué)－第1章緒論外力和內(nèi)力外力—其他構(gòu)件和物體作用在所研究對象上的力按作用方式表面力體積力按分布情況分布力集中力隨時間變化？靜載荷動載荷82編輯ppt材料力學(xué)－第1章緒論外力和內(nèi)力內(nèi)力：

當(dāng)物體受到外力作用而變形時，物體內(nèi)部各質(zhì)點的相對位置將發(fā)生變化，從而導(dǎo)致構(gòu)件內(nèi)部相鄰兩部分之間產(chǎn)生相互作用力。

由于內(nèi)力是物體內(nèi)部的力，只有將物體假想地截開，并將其顯示地表現(xiàn)出來，才能確定內(nèi)力的大小及其方向83編輯ppt材料力學(xué)－第1章緒論外力和內(nèi)力內(nèi)力—由于外力作用，構(gòu)件內(nèi)部相連部分之間的相互作用力桿件要平衡，則外力須平衡桿件要平衡，外力須與內(nèi)力平衡84編輯ppt材料力學(xué)－第1章緒論外力和內(nèi)力幾種內(nèi)力？軸力—作用線垂直所切橫截面并通過形心的內(nèi)力分量（與桿