第五章 工程力学之材料力学概述.pptVIP

* §5–1 材料力学的研究内容和基本假设 §5–2 外力及其分类 §5–3 内力、截面法和应力的概念 §5–4 位移与应变的概念 第五章 工程力学之材料力学概述 §5–5 杆件变形的基本形式 §5-1 材料力学的研究内容和基本假设 一、材料力学的研究内容 1、强度研究：研究构件抵抗破坏的能力 2、 刚度研究： 研究构件抵抗变形的能力 3 、稳定性研究： 研究构件保持原有平衡形式的能力 二、材料力学的研究对象 材料力学所研究的构件都是固体，所以材料力学的研究对象是变形固体，简称变形体。 变形体的变形可分为两种： 弹性变形和塑性变形。   弹性变形： 除去外力后能自行消失的变形。 塑性变形： 除去外力后不能自行消失的变形，称塑性变形，又称残余变形。  二、变形体的基本假设 1、材料的连续均匀性假设 2 、材料的各向同性假设 3 、变形很小的假设 假设组成物体的物质毫无间隙地充满着整个物体的几何空间，材料的力学性能在各点都相同。 假设材料在各个不同的方向都具有相同的力学性能，具有这种特性的材料称为各向同性材料。 假定构件几何形状的改变、尺寸的改变与构件的原始尺寸相比是很微小的。 §5－2 外力及其分类 一、外力的概念 二、外力的分类 物体所受到的来自于其他物体的作用力，称为外力。它包括外载荷和约束反力。 1、按分布情况可分为体积力和表面力 体积力： 分布在物体的整个体积内，物体内所有质点都受到 　　　　　的作用力。 表面力： 作用于物体表面的力。又分为分布力和集中力。 分布力： 连续作用于物体某一表面的力叫分布力。 集中力： 当外力只分布在物体表面很小的一块面积上，或者 　　　　　分布在很短的一条线段上时，可以把外力看做是作　 　　　　　用于一点，称为集中力。 2、按载荷随时间变化的情况分为静载荷和动载荷 静载荷： 载荷由零开始逐渐地、缓慢地施加到某一个定值， 并不再随时间发生改变，或者变化很小而忽略。 动载荷： 动载荷分为交变载荷和冲击载荷。 交变载荷：随时间作周期性变化的载荷称为交变载荷。 冲击载荷： 外力以一个很快的速度施加到构件上，或外力在 很短的时间内发生很大的变化，称为冲击载荷。 §5－3内力、截面法和应力的概念 一、内力的概念 二、截面法求内力 　内力： 物体在外力作用下产生变形，由于变形而引起的内　部各部分之间的相互作用力称为内力。 　　计算构件内力所用的方法叫截面法。 例5-1: 如图5-10（a）所示夹具，在夹紧零件时，外力P=25kN，已知偏心距e=60mm。求夹具竖杆n-n截面上的内力。 解：（1）用一个过n-n截面的平面假想地将竖杆切开，一分为 二。 （2）任取其中一部分进行研究，本题中取下半部分为研究对象，并建立坐标，如图5-10（b）所示。 （3）所研究部分在外力P和n-n截面内力的共同作用下处于平衡，由此可以看出，n-n截面上沿轴线方向有一个与P平衡的内力，我们用FN表示，还有一个内力偶，用M表示， 列平衡方程： 求得: 通过例题可以看出，截面法求内力的基本步骤是： （1） 用一个通过该截面的平面假想地将构件切开，一分为二。 （2） 任取其中一部分进行研究。 （3） 根据静力平衡，分析截面上的内力，并通过建立平衡方程，求出截面上的内力。 三、应力的概念 1 、 定义: 应力就是单位面积上的内力。 2 、 应力的计算 如图5-11（a）所示任意构件，在外力作用下处于平衡。用截面法将构件切开，取左段进行研究。 令 , 则 代表面积上的平均单位面积上的内力，称为平均应力。 将上式求极限，令 则 代表M点单位面积上的内力，即M点的应力，又叫M点的全应力。 在截面上任取一个点M，围绕点M取一微小面积 ，设上的内力为 从应力的定义和公式可以看出，应力为矢量，方向与内力方向相同。 3、正应力 剪应力 全应力P的方向与内力ΔP的方向一致，将P沿截面的法线和切线方向分解，全应力P在法线方向的分量称为正应力，用 来表示； 全应力P在切线方向的分量称为剪应力，用 来表示，如图5-11(b) 所示，则有 一般情况下，不用全应力来描述一点的应力，而是用它的正应力和剪应力来表示。 4