第1章材料力学解说.ppt

第1章 材料力学绪论 ?材料力学与工程实践 十九世纪初的铸铁压缩实验 第1章 材料力学绪论 ?材料力学与工程实践 　　19世纪到20世纪以来，铁路、桥梁的发展以及钢铁和其他新材料的出现，使得力学的分工越来越细，出现了更多的以材料力学、结构力学、弹性力学和塑性力学为基础的固体力学分支，例如计算力学，断裂力学，疲劳，粘弹性力学，散体力学，复合材料力学，实验固体力学等等。而这些学科的发展反过来促进了宇宙飞行，石油勘探，喷气技术，大型水利工程等的一系列力学问题的解决。 力 学 基础力学 固体力学 流体力学 ······ 计算力学 弹性力学 结构力学 材料力学 ······ 第1章 材料力学绪论 ?材料力学与工程实践 中性层与中性轴是材料力学核心问题之一。梁弯曲变形时，沿长度方向的纤维中有一层既不伸长也不缩短者，称为中性层。 第1章 材料力学绪论 ?材料力学与工程实践 　　1620年荷兰人比克门和1678年英国人胡克阐述了中性层现象。 　　 其后马略特·莱布尼兹、雅科布?伯努利、伐里农等人的研究工作尽管涉及了中性层的位置问题，但都没有得出正确结论。 　　18世纪初，法国人帕伦在这一方面，取得了突破性进展。1826年纳维才在他的材料力学讲义中给出正确的结论：中性层过横截面形心。 第1章 材料力学绪论 ?材料力学与工程实践 平面假设是材料力学计算理论的重要基础之一。 　　雅科布?伯努利于1695年提出了梁弯曲的平截面假设，但由于没有采用曲率的简化式，且当时尚无弹性模量的定量 　　早在13世纪纳莫尔已经提出梁的变形计算问题，此后雅科布?伯努利、丹尼尔?伯努利、欧拉等人都曾经研究过这一问题。 结果，并没有得到广泛的应用。 第1章 材料力学绪论 ?材料力学与工程实践 梁的挠度实验 第1章 材料力学绪论 ?材料力学与工程实践 　　对于圆轴扭转问题，法国科学家库仑做了开创意义的工作。1807年英国科学家杨得到了横截面上切应力与到轴心距离成正比的正确结论。 　　法国力学家圣维南于19世纪中叶运用弹性力学方法奠定了柱体扭转理论研究的基础，称为圣维南问题。 第1章 材料力学绪论 ?材料力学与工程实践 　　闭口薄壁杆件的切应力公式是布莱特于1896年得到的；而铁摩辛柯、符拉索夫和乌曼斯基则对求解开口薄壁杆件扭转问题做出了杰出的贡献。 第1章 材料力学绪论 ?材料力学与工程实践 　　压杆稳定性问题也是材料力学研究的一个重点。　　 　　文艺复兴时期，达?芬奇对压杆做了一些开拓性的研究工作。1729年荷兰物理学教授穆申布罗克于得出“压曲载荷与杆长的平方成反比的重要结论”。　　 第1章 材料力学绪论 ?材料力学与工程实践 　　欧拉在1744年出版的变分法专著中，曾得到细长压杆失稳后弹性曲线的精确描述及压曲载荷的计算公式。1757年欧拉又出版了《关于柱的承载能力》的论著。 　　1770年拉格朗日得到两端铰支压杆压曲载荷公式。 　　1807年英国自然哲学教授杨(Young T)、1826年纳维先后指出欧拉公式只适用于细长压杆。 第1章 材料力学绪论 ?材料力学与工程实践 　　1846年拉马尔具体讨论了欧拉公式的适用范围，并提出超出此范围的压杆要依实验研究方可解决问题的正确见解。　 压杆的稳定性试验 第1章 材料力学绪论 ?材料力学与工程实践 第1章 材料力学绪论 ?材料力学与工程实践 　　随时间作周期性变化的应力，称为交变应力。构件在交变应力作用下，经一定循环次数发生的破坏，称为疲劳破坏。 　　1839年巴黎大学教授庞赛洛特在讲课中首先使用了金属疲劳的概念。 　　19世纪中期，随着铁路运输的发展，断轴的事故常有发生，引起人们对疲劳破坏现象的研究兴趣。　 第1章 材料力学绪论 ?材料力学与工程实践 　　当时沃勒（Wohler A）首先在旋转弯曲疲劳试验机上进行开创性的试验研究，提出了应力-寿命图和疲劳极限的概念。 　　为纪念他对疲劳强度研究工作所做的杰出贡献，人们将应力与疲劳破坏循环次数的关系曲线（即s-N曲线）称为沃勒曲线，尽管在他当时的研究中并没有使用这种曲线。 第1章 材料力学绪论 ?材料力学与工程实践 　　其后，盖帕尔(Gerber)和古德曼(Goodman)分别研究了平均应力对寿命的影响，后者还提出了考虑平均应力影响的简单理论。 　　此后，高夫(Cough)对多轴应力状态疲劳现象进行研究，将静应力强度理论引入多轴应力疲劳问题，并和波拉德(Pollard)共同提出解决多轴应力疲劳设计的Gough-Pollard公式，出版了第一本关于金属材料疲劳的专著。 第1章 材料力学绪论 ?材料力学与工程实践 第1章 材料力学绪论 ?材料力学与工程实践 　　材料力学的理论分析与实验研究和数值计算是密不可分的。　　 　　实验力学是利用