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板类 块体 杆件 材料力学研究的对象： 杆件及杆件系统 问题：用数学语言描述杆件？ 纵向（长度方向）尺寸远大于横向（垂直于长度方向）尺寸的构件 §3 研究对象 塔式起重机 承力柱 桥面 拉杆 缆索 江阴长江大桥 缆索 长度可调的拉杆 防掸护栏 江阴长江大桥缆索 齿轮轴 销钉 课程内容 杆件变形的基本形式 课程内容 杆件变形的基本形式 课程内容 杆件变形的基本形式 课程内容 杆件变形的基本形式 杆 连接件 轴 梁 材料力学的基本术语 构件：组成机械的零件或构筑物的杆件统称为构件。 结构：由构件组成的体系，工程结构是工程实际中采用的结构。 载荷 ：构件和结构承受的负载或荷重。 变形 ：在载荷的作用下，构件的形状及尺寸发生的变化称为变形。 内力：指由外力作用所引起的、物体内相邻部分之间分布内力系的合成。 弹性体内力的特征 连续分布力系 与外力组成平衡力系 材料力学的研究方法 理论分析+试验研究+数值模拟 材料力学的研究方法 理论分析+试验研究+数值模拟 材料力学的研究方法 理论分析+试验研究+数值模拟 战斗机的振动模态分析 飞鸟与空中客车机翼相撞 * 压杆稳定问题 * * * * * * * * * * §1主要任务 (Tasks) 强度：在外载荷作用下，材料抵抗破坏的能力。 刚度：在外载荷作用下，结构抵抗弹性变形的能力。 稳定性：在外载荷作用下，结构保持其原有平衡状态的能力。 注:(1)材料强度的大小仅取决于材料本身。 在外载荷作用下，材料抵抗破坏的能力。 §1主要任务 (Tasks) 1、强度(Strength)： (2)破坏(Failure)不单指断裂(Rupture)。 明显的塑性变形也是破坏的一种形式 ①断裂 ②明显塑性变形? 构件破坏——强度问题 2007年8月1日,美国明尼苏达州跨桥事故现场。 大桥的工程与设计有缺陷，使得桥体强度不足而破坏。 在外载作用下，结构抵抗弹性变形的能力。 注：既与材料有关，也与结构截面大小、形状有关。 §1主要任务 (Tasks) 2、刚度(Stiffness) ： 埃菲尔铁塔 铁塔承受风载 的计算简图 1940年11月７日，华盛顿州的塔科马桥，由于桥面刚度太差，在45mph风速的情形下，产生驰振。 破坏之前 扭曲运动 边跨下垂 破坏惨状 新Tacoma桥 §0-1主要任务 (Tasks) 3、稳定性(Stability)： 在外载荷作用下，结构保持其原有平衡状态的能力。 北京市顺义城区北侧减河上一座悬索桥 在进行承重测试时突然坍塌,约50米桥体连同桥上进行测试的10辆满载煤渣的运输车一起塌下,1名司机和2名检测人员受伤。 Collapse of World Trade Center Collapse of World Trade Center 加筋板 Construction 注:(1)材料强度的大小仅取决于材料本身。 杆件在压力作用下，保持其原有平衡状态的能力。 在外载作用下，构件抵抗弹性变形的能力。 在外载荷作用下，材料抵抗破坏的能力。 注：既与材料有关，也与结构截面大小、形状有关。 §1主要任务 (Tasks) 1、强度(Strength)： (2)破坏不独指断裂，明显的塑性变形也是破坏的一种形式 2、刚度(Stiffness) ： 3、稳定性(Stability)： 任务： 对结构进行安全评价； 在满足强度、刚度、稳定性的要求下，以最经济的代价，设计合理的结构； 反向应用，设计出安全阀、缓冲弹簧等零件，以完成预定的工作要求。 材料力学中，将构件视为可变形固体！ 总体思路： 实际问题总是非常复杂的，理论分析需要对实际问题进行提炼，抓住主要矛盾，建立合理的简化模型。 材料力学研究中的基本假设(重点)： 连续性假设 均匀性假设 各向同性假设 小变形假设 §2 研究方法 1、连续性 (Continuity)： 物质密实地充满物体所在空间，毫无空隙。 2、均匀性 (Homogeneity) ： 物体内，各处的力学性质完全相同 作用：各力学量可以表示为坐标的连续函数， 可用微积分数学工具处理。 作用：在材料任意一处测得的力学性质（例如：弹性摸量和泊松比），在材料其它部位均相同；也可将由小尺寸试样在实验中测得的材料力学性能用于尺寸不同的构件。 注：以上假设在宏观尺度下适用，是材料的理想化模型。 在微细观尺度下，材料一般不服从此假设。 灰口铸铁 球墨铸铁 普通钢材 优质钢材 高分子材料 材料的微观结构 3、各向同性 (Isotropy) 作用：在材料的任意方向都可以取相同的力学量计算。 材料沿不同方向的力学性质（如：弹性模量、泊松比）完全相同。 微观:各向异性 宏观: 各向同性 具有纤维结构的材