材料力学 第一章：绪论.ppt

* 材料力 学 HUNAN UNIVERSITY 绪 论 一、材料力学的任务 人工建造物?结构 组成结构的部件、零件?构件 横梁 立柱 屋架 对构件的基本力学要求 1.强度要求： 要求构件在正常工作条件的荷载作用下不破坏。 强度 ––– 构件或材料抵抗破坏的能力。 2.刚度要求： 要求在正常工作条件的荷载作用下，构件的变形不超过某一限度。 刚度 ––– 构件抵抗变形的能力。 3.稳定性要求： 要求在正常工作条件下，构件原有形状下的平衡为稳定的平衡。 P P 杆件失稳的后果往往是严重的，如房屋的立柱如果发生失稳，就可能导致房屋的倒塌。 在设计构件的时侯，不但需要满足强度、刚度和稳定性的基本要求，还必须尽可能地选用合适的材料和降低材料的消耗量，以达到降低成本和减轻自重的目的。一般来说，前者要求多用材料，后者要求少用材料，为了达到最合理的目标，必须从力学的角度提供正确的方法。与这个任务相适应，材料力学作为一门学科，一般包括以下两方面的内容： 构件的力学分析 ––– 研究构件的强度、刚度、稳定性并且合理解决安全与经济的矛盾。 材料力学采用理论分析加实验的研究方法 材料的力学性质 ––– 在外力作用下，材料的变形与所受外力之间的关系。 二、关于变形固体及其基本假设 1.变形固体 关于变形的基本概念和名词 弹性 ––– 物体在引起变形的外力被除去以后，能即刻恢复它原有形状和尺寸的性质。 塑性变形 ––– 变形体在外力被除去后不能消失的变形。 塑 性——物体具有塑性变形的性质 弹性变形 ––– 变形体在外力被除去后能完全消失的变形。 部分弹性体 ––– 去掉外力后不能完全恢复原来形状和尺寸的物体。 材料力学研究对象：完全弹性体 完全弹性体 ––– 去掉外力后能完全恢复原来形状和尺寸的物体。 实验表明：大多数材料在荷载不超过某一 极限的时候，材料的表现接近完全弹性体。 2.基本假设 ① 连续性假设 首先认为组成物体的物质毫无空隙地充满了整个物体的几何容积，其次物体受力产生的变形也是连续的，即不产生“空隙”，也不引起“挤入”。 ② 均匀性假设 认为在物体内各处的力学性质完全相同。 A B 形状、尺寸、取向相同 当P1= P2时，若?1= ?2 称A、 B两点在该方向的力学性质相同。 P1 P1? ? 1 A B P2 P2? ? 2 ③ 各向同性 认为材料在各个不同方向具有相同的力学性质。 A 形状、尺寸相同 当P1= P2时，若?1= ?2 称A点在这两个方向的力学性质相同。 P1? ? 1 A P1 P2 P2? ?2 ④ 小变形 假设物体产生的变形与整个物体的原始尺寸相比是极其微小的。 ? P L P A 理论力学与材料力学的研究对象在模型上的区别。 理论力学：刚体 材料力学：变形固体完全弹性体 理论力学中有些仅能用于刚体的公理，材料力学中不再成立。 加减平衡力公理 推论：力可沿其作用线移动。 P1= P2 ，则P1、P2组成平衡力系；分别去掉P1、P2 ， 沿力的作用线移动P1、P2 ，得到以下两图： P1 P2 拉伸变形 无变形 P1 P2 压缩变形 不能随意进行力向某点的简化 所以：力不能随意沿作用线移动 三、构件的分类 1.块体 构件三个方向尺寸为同量级 2.板、壳 构件一个方向尺寸远小于其他两方向的尺寸。 中面为平面称为板 中面为曲面称为壳 板 壳 3.杆 构件的一个方向的尺寸远大于其他两个方向的尺寸。 曲杆 等直杆 变截面杆 材料力学主要研究杆件的受力和变形问题 杆件的主要几何特征：横截面，轴线 直杆 变截面杆 等截面杆 曲杆 按轴线分类 按横截面分类 杆件分类 工程中最为常见的杆为等截面直杆称为等直杆。 四、杆件变形的基本形式 1.轴向拉伸与压缩 P P 拉伸 P P 压缩 * 材料力 学 HUNAN UNIVERSITY