[工学]001 第一章 绪论.ppt

Fluid Statics 对于复杂机械零件的计算需要利用弹性力学及有限元的分析方法进行分析！ Mechanics of materials * 教师 周小利 教 材：材料力学（Ⅰ）（Ⅱ）单辉祖 参考书：材料力学 孙训方 材料力学 刘鸿文 材料力学 范钦珊 实验指导书及实验报告：力学实验中心 中心网址:/lixuelab/index.htm 学时安排：讲课 62 学时 实验10学时，地点：力学实验中心 答疑时间：星期二 下午 3：00～5：00 答疑地点：力学教研室 在线答疑：/lixuelab/dayi/Index.asp 成绩评定：平时成绩（20%） 实验成绩（10%） 期末考试成绩（70%） 第一章 绪论 结构物、构筑物、机械设备都是离散成一个一个的零部件———结构构件（机械零件）分别设计；每一个构件都必须满足承载能力要求。 承载能力——强度、刚度、稳定性 每一个杆件都必须具备足够的承载能力——足够的强度、刚度和稳定性 每一个机械零件都必须具备足够的承载能力——足够的强度、刚度和稳定性 §1-1 材料力学的任务和研究对象 一、材料力学是一门什么样的科学 1.构件：组成机器或结构物的每一个零部件 2.承载能力： （1）构件应具备足够的强 度 构件抵抗破坏的能力 构件抵抗弹性变形的能力 构件保持原有平衡状态的能力 （2）构件应具备足够的刚 度 （3）构件应具备足够的稳定性 二、材料力学的研究对象——杆件 材料力学是一门研究构件承载能力的科学 构件 一个方向的尺度远大于其他两个方向的尺度 一个方向的尺度远小于其他两个方向的尺度（平面） 三个方向具有相同量级的尺度 杆： 板： 块体： 壳： 一个方向的尺度远小于其他两个方向的尺度（曲面) 板 壳 块体 杆件 直杆：轴线为直线的杆 曲杆：轴线为曲线的杆 等直杆：各横截面的大小相同的直杆 变截面直杆：各横截面的大小不相同的直杆 *杆的两个几何要素： 轴 线：各横截面中点的连线。 横截面：垂直于杆长度方向的截面。 杆 *杆件变形的基本形式： 拉压 剪切 扭转 弯曲 一、变形固体： 二、变形固体的基本假设： 1、连续性假设： 2、均匀性假设： 3、各向同性假设： §1—2 变形固体及其基本假设 在外力作用下发生变形的固体 变形—弹性变形；塑性（残余）变形 认为变形固体整个体积内都被物质充满，没有空隙和裂缝 认为变形固体整个体积内各点处的力学性质相同 认为变形固体沿各个方向的力学性质相同（不适合所有的材料） 三、研究材料力学性质的前提条件——小变形 δ 1 δ 2 A A1 F F B C 构件在外力作用下发生的变形与原有尺寸比较非常小,（作静力分析时变形可以忽略不计，按原有尺寸计算） §1-3 外力与内力 一、外力 二、内力及其计算方法—截面法 工具：平衡方程 分布载荷:体积分布载荷;面积分布载荷; 线积分布载荷; 集 中 力; 静载荷；动载荷。 §1-4 应力 一、应力的概念 截面某点处内力分布的密集程度 在大多数情形下，工程构件的内力并非均匀分布，集度的定义不仅准确而且重要，因为“破坏”或“失效”往往从内力集度最大处开始。 m m F1 F2 F3 F4 二、正应力与切应力 ——ΔA上的平均应力 F1 F2 △F △FN △FT △A c （1）、定义： （2）单位： ——帕斯卡（帕） ——“切应力” 平行于横截面 ——“正应力”，垂直于横截面 ——C点处的总应力 千帕 兆帕 吉帕 F1 F2 p σ τ c 三、单向应力、纯剪切与切应力互等定理 a 在相互垂直的两个面上，切应力总是成对出现的，并且大小相等，方向同时指向或同时背离两个面的交线。 切应力互等定理的证明 a c d dx b ? ? dy ?′ ?′ dz z ? x △x y △y γ x y —x 方向的正应变 —y 方向的正应变 当x 、y 趋近于零时直角的改变量称为A 点沿x 、y方向的切应变(角应变) 单位：弧度 无量纲 §1-5 应变 ----胡克定律 E——弹性模量，与材料有关，单位——同应力。 ----剪切虎克定律 在弹性范围内,切应力与切应变成正比 G——剪切弹性模量，与材料有关，单位——同应力。 在弹性范围内，正应力与正应变成正比 §1-6 应力应变关系 应力（stress）、应变(strain)是两个非常重要的力学概念！复杂材料的应力—应变关系是力学的重要研究课题之一! 材料力学的研究方法： 理论分析，试验研究。