工程力学第四章材料力学基本概念.ppt

材料力学(Ⅰ)电子教案 绪论及基本概念 * * 第 4 章 材料力学的基本概念  第 4 章 材料力学的基本概念 4-1可变形固体的性质及其基本假设 4-4 杆件变形的基本形式 4-2内力、截面法和应力的概念 4-3变形和应变的概念 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元件 2.承载能力： （1）强度：构件在外力作用下抵抗破坏的能力。 （2）刚度：构件在外力作用下抵抗变形的能力。 （3）稳定性：构件在外力作用下保持原有平衡 状态的能力。 对构件在荷载作用下正常工作的要求 Ⅰ. 具有足够的强度——荷载作用下构件不断裂，荷载去除后构件不产生过大的永久变形(塑性变形) F F (a) F F 钢筋 (b) 荷载未作用时 塑形变形示例 荷载作用下 F 荷载去除后 Ⅱ. 具有足够的刚度——荷载作用下的弹性变形不超过工程允许范围。 荷载未作用时 荷载去除后 荷载作用下 F Ⅲ. 满足稳定性要求——对于理想中心压杆是指荷载作用下杆件能保持原有形态的平衡。 理想中心压杆 在满足上述强度、刚度和稳定性要求的同时，须尽可能合理选用材料和降低材料消耗量，以节约投资。 材料力学包含的两个方面 理论分析 实验研究 测定材料的力学性能；解决某些不能全靠理论分析的问题 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： 在外力作用下发生变形的固体。 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）。 §4-1 变形固体的基本假设 小变形：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） 三、研究材料力学的前提条件——小变形。 δ 1 δ 2 A A1 F F B C 一、外力 1. 按作用方式分 体积力 表面力 集中力 分布力 2. 按随时间变化分 静载荷 动载荷 交变载荷 冲击载荷 4-2 内力、截面法和应力的概念 1.定义： 指由外力作用所引起的、物体内相邻部分之间相互作用力（附加内力）。 二、内力 m m 2. 内力的求法 —— 截面法 步骤 ① 截开 在所求内力的截面处，假想地用截面将杆件一分为二. m m m m m m ②代替 任取一部分，其弃去部分对留下部分的作用，用作用在截 面上相应的内力（力或力偶）代替. ③平衡 对留下的部分建立平衡方程，根据其上的已知外力来计算杆在截开面上的未知内力（此时截开面上的内力对所留部分而言是外力）. m m m m m m 三、应力 1.定义 ：由外力引起的内力的集度 ?F ?A M 2. 应力 ①平均应力 ②全应力（总应力） ③全应力分解为 p ? M ? 垂直于截面的应力称为“正应力” 位于截面内的应力称为“切应力” 4、单位： ——帕斯卡（帕） 千帕 兆帕 吉帕 1.变形 在外力作用下物体形状和尺寸发生改变 2.位移 变形前后物体内一点位置的变化 3.应变 度量构件一点处的变形程度 平均线应变 （mean normal strain) 4-3变形和应变的概念 角应变 线应变 C O D C′ D′ 4.4 杆件变形的基本形式 Ⅰ. 轴向拉伸或轴向压缩 木压杆 材料力学(Ⅰ)电子教案 绪论及基本概念 * *