工程力学 课件 3材料力学的基本概念.ppt

*荷载主要考虑机械荷载－即构件之间相互的机械作用而产生的机械力。也涉及热的作用。宏观变形。*能量法内容丰富，用途广泛。是建立复杂问题数值解法的基础，如计算机结构分析方法。材料力学一开始就是以实验为基础而建立。理论与实验是其研究方法中并重的两种途径。*同样荷载下，不同材料的破坏形式一般不同，说明导致破坏的原因不同；同样材料，不同荷载，也如此。两者相同，但几何形式不同，破坏形式也不同。冲击－荷载在短时内作用于构件上的问题；疲劳－周期荷载作用于构件上的问题。*同样荷载下，不同材料的破坏形式一般不同，说明导致破坏的原因不同；同样材料，不同荷载，也如此。两者相同，但几何形式不同，破坏形式也不同。冲击－荷载在短时内作用于构件上的问题；疲劳－周期荷载作用于构件上的问题。*同样荷载下，不同材料的破坏形式一般不同，说明导致破坏的原因不同；同样材料，不同荷载，也如此。两者相同，但几何形式不同，破坏形式也不同。冲击－荷载在短时内作用于构件上的问题；疲劳－周期荷载作用于构件上的问题。*对于游乐场的过山车就既存在强度问题又存在刚度问题。如果轨道的强度不够会发生断裂，或者刚度不够轨道发生了变形，都会使过山车出轨发生危险。*刚体是静力学部分建立的力学模型。材料力学研究构件的力学性质，一个重要的方面就是构件的变形，所以构件的变形不能加以忽略：我们的研究模型或者说研究对象是变形固体。能够恢复的变形我们称之为弹性变形，不能恢复的变形称之为塑性变形。例如：弹簧的变形，比例极限内金属构件的变形都是弹性变形。我们小的时候玩的橡皮泥的变形、以及发生碰撞的汽车发生的变形都是塑性变形。块：三个方向的尺寸差不多的固体我们称之为块。例如：建筑用砖。板：一个方向的尺寸要远小于其它两个方向的尺寸我们称之为板。例如：黑板擦。壳：薄的曲板我们称之为壳。例如：安全帽。杆：一个方向的尺寸远大于其它两个方向的尺寸。例如：粉笔。*实际上，为连续介质力学的基本假设。而各向同性和小变形实则为限制。*我们在研究物体所受到的外力的时候，可以应用静力学公理和推论。在研究物体内力的时候就不能随便的进行平衡和简化了。力的可滑移性在研究物体所受到的内力时，不再适用。*力线平移定理在研究物体所受到的内力时，不再适用。*用内力代替物体其他部分对研究对象的作用力。强度问题刚度问题工程构件的强度、刚度和稳定问题强度问题刚度问题工程构件的强度、刚度和稳定问题工程构件的强度、刚度和稳定问题稳定问题稳定问题工程构件的强度、刚度和稳定问题工程构件的强度、刚度和稳定问题强度、刚度和稳定问题工程构件的强度、刚度和稳定问题强度、刚度和稳定问题变形固体1)块体2)平板3)壳体4)杆件—直杆、曲杆、折杆等(等界面/变截面)弹性变形体塑性变形体3.2变形固体及其基本假设基本假设固体力学的研究对象是可变形固体。变形与材料有关。为研究方便，采用下述假设：材料沿各不同方向均具有相同的力学性质。这样的材料称为各向同性材料。使力与变形间物理关系的讨论得以大大简化。2)各向同性假设物体整个体积内都毫无空隙地充满着物质，是均匀、连续的，且任何部分都具有相同的性质。变形前、后都没有“空隙”、“重叠”，必须满足几何协调（相容）条件。可取任一部分研究。1)均匀连续性假设3)小变形假设相对于其原有尺寸而言，变形后尺寸改变的影响可以忽略不计。在分析力的平衡时用原来的几何尺寸计算而不引入大的误差。上述假设，建立了一个最简单的可变形固体的理想化模型。随着研究的深入，再逐步放松上述假设的限制。如在后续课程中逐步讨论各向异性问题，大变形问题，含缺陷或裂隙等不连续介质的问题等等。基于此，材料力学研究的最基本问题是：均匀连续介质、各向同性材料的小变形问题。BCDD变形固体的基本假设非连续材料非均匀材料各向异性材料各向异性材料“连续、均匀、各向同性”材料外力：主动力和约束反力按外力作用的方式体积力:是连续分布于物体内部各点的力如：物体的自重和惯性力面积力:如：油缸内壁的压力，水坝受到的水压力等均为分布力若外力作用面积远小于物体表面的尺寸，可作为作用于一点的集中力。如