力学第一章案例.ppt

1.3.3 应力的定义 正应力和剪应力 内力反映截面上内力系的总量。应力表达分布内力系在某点处的强弱程度。 应力的定义 应力具有以下特征： 1）应力定义在假想截面的一点处。一般来说，同一截面上不同点处的应力是不同的，而通过一点在不同方位截面上的应力也是不同的； 2）应力是一个“超”矢量，等效于材料相邻质点间的相互作用； 3）应力的量纲为每单位面积的力。在国际单位制中，其单位是帕（Pa）。在实用中，1MPa=10E6 Pa，1GPa=10E9 Pa。 ΔA 内的平均应力p表示为 mm截面点K处的全应力为 应力(stress)是作用在截面的单位面积上的内力，即内力分布的集度 为了分析方便，并将截面mm上点K处内力矢量分解为沿轴线方向和平形于横截面的分量，如图所示，则相应的应力分量定义为 图1.5 应力的分量 1.3.3 正应力和剪应力 正应力(normal stress) 剪应力、切应力 (shear stress) ??? 图1.6 一点的应力 一般情况下，单元体各截面上作用有正应力和剪应力。共有3个正应力分量和6个剪应力分量，其中独立的有6个: 剪应力与之平行的轴 同一平面内正应力的平行轴 * 第一章 绪论 一、材料力学研究对象 二、材料力学的基本假设 三、材料力学的基本概念 七、材料力学发展简史 五、一般的研究方法 四、材料力学的任务 六、几个简单的实例 一、材料力学的研究对象 杆、板和壳 材料力学主要研究杆类构件。 轴、柱、梁等一类构件，其长度远大于横向尺寸，称为杆件(rod) 构件的厚度远小于其他两个方向的尺寸，称为板件。 板件的中面（平分其厚度的面）是平面的叫板(Plate)， 中面是曲面的则叫壳(Shell)。 桁架构成的天线 工程实例 桁架 桁架 桁架 桁架 汽车的传动轴(Axial shaft of car) 工程实例 传动轴 大桥结构中的桥面板和拉索 工程实例 杆件 桥面板发生 破坏位置 桥面板 桥墩立柱 杆件 材料力学的研究对象 杆、板和壳 材料力学的研究对象主要是杆类构件。 轴、柱、梁等一类构件，其长度远大于横向尺寸，称为杆件 构件的厚度远小于其他两个方向的尺寸，称为板件。 板件的中面（平分其厚度的面）是平面的叫板(Plate)， 中面是曲面的则叫壳(Shell)。 1.1.2 构件的承载能力-强度、刚度和稳定性 1．强度(strength)就是构件抵抗破坏的能力. 泰坦尼克豪华邮轮沉入大海 1988年失事的飞机 构件在正常工作时，发生意外断裂或显著塑性变形是不容许的。 例如,发动机气缸破裂、起重机钢缆绳断裂都会导致事故。 构件在外力作用下引起的变形不能超过工程上许可的范围。 例如，机床的主轴和车身的刚度不够将影响其加工精度，产生过大的噪声；房屋构件刚度不够会使居民失去安全感。 高层建筑住户的安全感 1.1.2 构件的承载能力-强度、刚度和稳定性 2．刚度(stiffness) 构件抵抗变形的能力。 长轴的变形控制 细长压杆承压时如失去原有的直线平衡状态而变弯和薄壁构件承载时发生折皱都叫做失稳，或称屈曲(buckling)。 例如，建筑物的立柱、桥梁结构内的受压杆如果失稳可能导致建筑物和桥梁的整体或局部塌毁。 失稳的大桥桥面 1.1.2 构件的承载能力-强度、刚度和稳定性 3．稳定性(stability) 构件保持原有平衡状态的能力 外压(a)和轴向压力(b)导致圆柱筒的失稳 工程实例 为什么倒塌的烟筒会向上翘起，而不是向下？ 工程实例 刚体力学中力的平移定理在可变形固体力学中不再成立。举出其它例子说明之。 工程实例 洪水退去后，堤岸为什么还有崩塌问题？ 洪水上涨时，用沙袋垒高江堤上的。洪水退去后，沙袋相反变成为不利载荷。 工程实例 低碳钢的扭转破坏 铸铁扭转破坏 为什么铸铁扭转破坏时，断口沿着与轴线约呈45~50度的斜面，而低碳钢的扭转断口基本平齐？ 大型汽轮机 转子 结构的破坏例： 轴 叶轮 疲劳断裂破坏 转子轴 疲劳开裂 疲劳断裂破坏 叶片击穿厂房 台南高屏大桥断裂 2000年8月27日下午3时20分，台湾南部高屏大桥断裂，大桥中间下陷部分长达100米。17辆车坠河，22人受伤。 采沙过度，河面沉降10余米，桥墩先断裂。 1.1.3 材料力学的任务 工