工程力学 材料力学绪论 工程力学课件-第二篇-材料力学-绪论.ppt

* 简明材料力学 刘鸿文主编 高等教育出版社 目录 * 第一章 绪 论 目录 * 第一章 绪论 §1.1 材料力学的任务 §1.2 变形固体的基本假设 §1.3 内力、应力和截面法 §1.4 位移、变形与应变 §1.5 杆件变形的基本形式 目录 * §1.1 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 §1.1 材料力学的任务 * 四川彩虹桥坍塌 目录 §1.1 材料力学的任务 * 美国纽约马尔克大桥坍塌 比萨斜塔 §1.1 材料力学的任务 * 目录 §1.1 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 ｛ §1.1 材料力学的任务 目录 * §1.1 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 §1.1 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* §1.1 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 * §1.2 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 §1.2 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 * §1.2 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。 （原始尺寸原理） 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 * 内力：外力作用引起构件内部的附加相互作用力。 求内力的方法 — 截面法 目录 §1.3 内力、截面法和应力的概念 (1)假想沿m-m横截面将 杆截开 (2)留下左半段或右半段 (3)将弃去部分对留下部 分的作用用内力代替 (4)对留下部分写平衡方 程，求出内力的值。 * FS M F F a a 目录 §1.3 内力、截面法和应力的概念 例如 * 例 1.1 钻床 求：截面m-m上的内力。 用截面m-m将钻床截为两部分，取上半部分为研究对象， 解： 受力如图： §1.3 内力、截面法和应力的概念 列平衡方程: 目录 FN M * 目录 §1.3 内力、截面法和应力的概念 为了表示内力在一点处的强度，引入内力集度,即应力的概念。 —— 平均应力 —— C点的应力 应力是矢量，通常分解为 — 正应力 — 切应力