工程力学(静力学与材料力学)绪论详解.ppt

单辉祖：材料力学Ⅰ 第七 章　绪 论 本章主要介绍 ? 材料力学的研究对象与任务 ? 材料力学的基本假设 ? 材料力学的重要概念 第 1 章　绪 论 §1 材料力学的任务与研究对象 §2 材料力学的基本假设 §3 外力与内力 §4 应力 §5 应变 §6 胡克定律 §1 材料力学的任务与研究对象 ? 工程实例 ? 构件的变形、破坏与失稳 ? 强度、刚度与稳定性 ? 材料力学的任务 ? 材料力学的研究对象 ? 工程实例 ? 构件的变形、破坏与失稳 ? 强度、刚度与稳定性 ? 材料力学的任务 §2 材料力学的基本假设 ? 连续性假设 连续性：在构件所占有的空间内处处充满物质 ? 基本假设小结 §3　外力与内力 ? 外力 ? 内力与截面法 ? 例题 ? 外 力 ? 内力与截面法 ? 例 题 　 §4　应力 ? 应力概念 ? 正应力与切应力 ? 应力状态与切应力互等定理 ? 应力状态与切应力互等定理 　 §5 应 变 ? 正应变概念 ? 切应变概念 ? 例题 ? 正应变概念 ? 切应变概念 ? 例 题 §6 胡克定律 ? 胡克定律 ? 剪切胡克定律 ? 例题 ? 胡克定律 ? 剪切胡克定律 ? 例 题 在微体互垂截面上，垂直于截面交线的切应力数值相等，方向则均指向或离开该交线－ 切应力互等定理 切应力互等定理 截面上存在正应力时，互等定理仍成立（请自证） 棱边 ka 的平均正应变 k点沿棱边 ka 方向的正应变 正应变定义 正应变特点 ? 正应变是无量纲量 ? 过同一点不同方位的正应变一般不同 切应变定义 微体相邻棱边所夹直角的改变量 g ，称为切应变 ? 切应变为无量纲量 ? 切应变单位为 弧度（rad） 切应变量纲与单位 例 5-1 解： 实验表明：当正应力 s 不超过一定限度时， E－弹性模量 或 * 埃菲尔铁塔 铁塔承受风载 的计算简图 铁塔变形示意图 Tacoma 海峡大桥 ( 美国Tacoma市 ) Tacoma 海峡新桥 因设计不良1940年破坏 在外力作用下，不能保持原有平衡形式的现象，称为失稳 Tacoma 桥受压壁板的破坏形式 加筋板由平直（原有平衡形式）变弯 加筋板 构件：组成机械与结构的零、构件 构件的力学响应： 1. 变形－构件的形状与尺寸发生变化 2. 破坏－当受力过大时 3. 失稳－不能保持原有平衡形式 例如：轴向受压细长杆，当所受压力 F 达到或超过一定数值时，杆突然变弯，而且变形显著 构件的承载能力： 强度－构件抵抗破坏的能力 刚度－构件抵抗变形的能力 稳定性－构件保持原有平衡形式的能力 构件安全工作基本条件： 构件应具备足够的强度、刚度与稳定性，以保证在规定的使用条件下，不破坏、不过大变形与不失稳。 研究构件在外力作用下的变形、受力与失效的规律，为合理设计构件提供有关强度、刚度与稳定性分析的基本理论与方法（包括试验方法）。 失效：广义破坏，包括断裂、失稳等 杆件 和杆件纵向垂直的截面 一个方向尺寸远大于另两方向尺寸的构件。 按轴线 杆件分类 按横截面 杆件分类 轴线为直线：直杆 轴线为曲线：曲杆 横截面为常量：等截面杆 横截面为变量：变截面杆 构 件 的 分 类 横截面 横截面形心的连线 轴线 板件：薄片状构件 中面：厚度平分面 板：中面为平面之板件 壳：中面为曲面之板件 主要研究对象是杆(包括薄壁杆), 以及由若干杆组成的简单杆系，同时也研究一些形状与受力均较简单的板与壳。 材料力学的研究对象 ? 连续性假设 ? 均匀性假设 ? 各向同性假设 ? 基本假设小结 ? 构件内的一些力学量（例如各点的位移）可用坐标的连续函数表示，也可采用无限小的数学分析方法。 ? 当空穴与缺陷不能忽略时，采用断裂力学方法专门研究。 灰口铸铁的显微组织 球墨铸铁的显微组织 ? 连续性假设 均匀性：物体内的任何部分，其材料力学性能相同。 ? 均匀性假设 普通钢材的显微组织 优质钢材的显微组织 ? 各向同性假设 各向同性： 物体内的各个方向上，其材料力学性能相同 木材 金属 构件是由连续、均匀与各向同性材料制成的可变形固体 连续性：构件所占有的空间内处处充满物质 （密实体） 均匀性：材料的力学性能与其在构件中的位置