工程力学基础 国防工业出版社 江苏大学课件 第二篇材料力学 第6章.ppt

* 第二篇 材料力学 第6章 材料力学的基本概念 目录 * 第6章 基本概念 §6.1 材料力学的任务 §6.2 变形固体的基本假设 §6.3 外力及其分类 §6.4 内力、截面法及应力的概念 §6.5 变形与应变 §6.6 杆件变形的基本形式 目录 * §6.1 材料力学的任务 传统具有柱、梁、檩、椽的木制房屋结构 古代建筑结构 目录 建于隋代（605年）的河北赵州桥桥长64.4米，跨径37.02米，用石2800吨 一、材料力学与工程应用 * 古代建筑结构 建于辽代（1056年）的山西应县佛宫寺释迦塔 塔高9层共67.31米，用木材7400吨 900多年来历经数次地震不倒，现存唯一木塔 目录 §6.1 材料力学的任务 塔高65.86米，距今已有近前年历史，虽然历经近前年的风雨侵蚀和多次地震、炮击的重创，至今仍巍然耸. 用现代力学的观点看，构件的受力特性都较好。 山西应县佛宫寺 应 县 木 塔 建于1056年 * 四川綦江彩虹桥坍塌 一九九九年一月四日十八时五十分许，虹桥整体垮塌，造成四十人死亡，十四人受伤，直接经济损失600余万元的重大安全事故。其结论为：主拱钢管对焊接头焊缝质量低劣是导致主拱垮塌的根本原因；锁锚错误，吊杆锚固失效是桥面板垮塌的根本原因。 目录 §6.1 材料力学的任务 * 美国纽约马尔克大桥坍塌 比萨斜塔 §6.1 材料力学的任务 * 目录 §6.1 材料力学的任务 1、构件：工程结构或机械的每一组成部分。 （例如：行车结构中的横梁、吊索等） 理论力学—研究刚体，研究力与运动的关系。 材料力学—研究变形体，研究力与变形的关系。 二、基本概念 2、变形：在外力作用下，固体内各点相对位置的改变。(宏观上看就是物体尺寸和形状的改变） * 3、内力：构件内由于发生变形而产生的相互作用力。（内力随外力的增大而增大） 强度：在载荷作用下，构件抵抗破坏的能力。 刚度：在载荷作用下，构件抵抗变形的能力。 塑性变形(残余变形)— 外力解除后不能消失 弹性变形 — 随外力解除而消失 ｛ §6.1 材料力学的任务 目录 * §6.1 材料力学的任务 4、稳定性： 在载荷作用下，构件保持原有平衡状态的能力。 “强度、刚度、稳定性”是衡量构件承载能力的三个方面，材料力学就是研究构件承载能力的一门科学。 目录 * 研究构件的强度、刚度和稳定性,还需要了解材料的力学性能。因此在进行理论分析的基础上，实验研究是完成材料力学的任务所必需的途径和手段。 目录 §6.1 材料力学的任务 材料力学的任务就是在满足强度、刚度和稳定性的要求下，为设计既经济又安全的构件，提供必要的理论基础和计算方法。 三、材料力学的任务 若：构件横截面尺寸不足或形状 不合理,或材料选用不当 ___ 不满足上述要求, 不能保证安全工作. 若：不恰当地加大横截面尺寸或 选用优质材料 ___ 增加成本,造成浪费 均不可取 } * 构件的分类：杆件、板壳*、块体* §6.1 材料力学的任务 材料力学主要研究杆件 等截面直杆 ——等直杆 四、材料力学的研究对象 直杆—— 轴线为直线的杆 曲杆—— 轴线为曲线的杆 { 等截面杆 ——横截面的大小 形状不变的杆 变截面杆 ——横截面的大小 或形状变化的杆 { 目录 * §6.2 变形固体的基本假设 1、连续性假设 认为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。在材料力学中，对变形固体作如下假设： 目录 灰口铸铁的显微组织 球墨铸铁的显微组织 * 2、均匀性假设 认为物体内的任何部分，其力学性能相同 §6.2 变形固体的基本假设 普通钢材的显微组织 优质钢材的显微组织 目录 * §6.2 变形固体的基本假设 A B C F δ1 δ2 如右图，δ远小于构件的最小尺寸，所以通过节点平衡求各杆内力时，把支架的变形略去不计。计算得到很大的简化。 4、小变形与线弹性范围 3、各向同性假设 认为在物体内各个不同方向的力学性能相同 （沿不同方向力学性能不同的材料称为各向异性材料。如木材、胶合板、纤维增强材料等） 认为构件的变形极其微小， 比构件本身尺寸要小得多。 目录 * §6.3 外力及其分类 外力：来自构件外部的力（载荷、约束反力） 按外力作用的方式分类 体积力：连续分布于物体内部各点 的力。如重力和惯性力 表面力： 连续分布于物体表面上的力。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