01绪论--材料力学(刘鸿文).ppt

§1-1 材料力学的任务与研究对象 一．两个术语 二．构件的三项基本要求 三．材料力学的任务 四．材料力学的研究对象——杆件 一．两个术语 1、构件：组成机械的零件或结构物的杆件。 二．构件的三项基本要求 三．材料力学的任务 1、研究构件的强度、刚度和稳定性； 2、研究材料的力学性能； 3、合理解决安全与经济之间的矛盾。 在满足强度、刚度和稳定性的要求下，以最经济的代价设计构件、校核构件。 四．材料力学的研究对象—杆件 构件分为：杆件、板件、块件和壳体件等。 §1-2 材料力学的基本假设 四 §1-5 位移、变形与应变 一．位移与变形 §1-6 杆件基本变形 * * 第一章 绪 论 §1-1 材料力学的任务与研究对象 §1-2 材料力学的基本假设 §1-3 外力与内力 §1-4 应力 §1-5 位移、变形与应变 §1-6 杆件基本变形 变形分两类：弹性变形（elastic deformation） 、塑性变形 2、变形（deformation） ：在载荷的作用下，构件的形状及尺寸发生变化。 1、强度(strength) 吊车梁 杆件在外载作用下，抵抗断裂或过量塑性变形的能力。 四川彩虹桥坍塌 1999年1月4日，我国重庆市綦江县彩虹桥发生垮塌，造成： 40人死亡；14人受伤；直接经济损失631万元。 美国纽约马尔克大桥坍塌 2、刚度（rigidity） 变形过大的齿轮轴 二．构件的三项基本要求 杆件在外载作用下，抵抗弹性变形的能力。 3、稳定性要求 (stability) 二．构件的三项基本要求 杆件在压力外载作用下，保持其原有平衡状态的能力。 千斤顶 杆件： 直杆： 折杆： 曲杆： 等截面直杆、变截面直杆 等截面折杆、变截面折杆 等截面曲杆、变截面曲杆 4．小变形假设(assumption of small deformation) 3．各向同性假设（isotropy assumption） 在物体内各个不同方向的力学性能相同。 2．均匀性假设( continuity assumption) 物体内的任何部分，其力学性能相同。 1．连续性假设(homogenization assumption) 整个物体体积内毫无空隙地充满物质。 在外力作用下，一切固体都将发生变形，故称为变形固体，而构件一般均由固体材料制成，故构件一般都是变形固体。 小变形 A B C F δ1 δ2 变形远小于构件尺寸，在研究构件的平衡和运动时按变形前的原始尺寸进行计算,以保证问题在几何上是线性的。 在求某一小变形值时，其高阶小量就可舍去 一．外力： 按外力作用的方式 体积力: 如物体的自重和惯性力 面积力: 　如油缸内壁的压力，水坝受到的水压力等均为分布力 　若外力作用面积远小于物体表面的尺寸，可作为作用于一点的集中力。如火车轮对钢轨的压力等 按外力的性质 分布力： 集中力： 静载： 动载： 缓慢加载（a≈0） 快速加载（a≠0），或冲击加载 §1-3 外力与内力 是连续分布于物体内部各点的力 二．内力与截面法 “附加内力”：指外力作用下而引起的内力的变化量。 1．内力 内力的计算方法——截面法(section method) 。 §1-3 外力与内力 F1 F3 F2 Fn 假想截面 B A F1 F2 F3 Fn 分布内力 A B F1 FR F3 M F1 F3 2．截面法 y x z F1 F2 FR M Mz My Mx Fs y Fsz FN FN—轴力 Fsy，Fsz—剪力 Mx—扭矩 My，Mz—弯矩 确定杆件横截面上的内力分量的基本方法—截面法，一般包含下列步骤： ? 首先应用工程静力学方法，确定作用在杆件上的所有未知的外力。 ? 在所要考察的横截面处，用假想截面将杆件截开，分为两部分。 ? 考察其中任意一部分的平衡，在截面形心处建立合适的直角坐标系，由平衡方程计算出各个内力分量的大小与方向。考察另一部分的平衡，以验证所得结果的正确性。 截面法步骤 可归纳为：切、留、代、平 例 图示钻床，钻孔时钻头和工作台面的受力如图所示，其中F＝15 kN，力F作用线与立柱轴线之间的距离e=400 mm。试确定m—m截面上的内力。 m m 解：（1）用假想截面m-m将立柱截开，以截开的上半部分为研究对象。 （3）列写平衡方程，得到截面上的轴力和弯矩分别为： （2）分析截面上的内力 FN＝F＝15 kN M＝F×e＝6 kN.m m m FN M y x z F1 F2 ΔA DF p §1-4 应力