工程力学简明教程 课件 5 GCLX5-材料力学概述.ppt

§5-2变形体的基本假设力对物体的作用效应运动效应（外效应）变形效应（内效应）思考一下：静力学中的定理对于物体的适用性？(a)(b)请体会一下下图的区别！理论力学与生活经验是否相同？变形固体：构件是由固体材料制成，固体在外力作用下要变形。刚体变形体物体模型原型如何来体现变形效应？灰口铸铁的显微组织球墨铸铁的显微组织1、连续性假设（Continuity）：物质密实地充满物体所在空间，毫无空隙。（可用微积分数学工具）优质钢材的显微组织普通钢材的显微组织均匀不均匀2、均匀性假设（Homogeneity）：物体内各处的力学性质完全相同。各向异性各向同性3、各向同性假设（Isotropy）：组成物体的材料沿各方向的力学性质完全相同。（这样的材料称为各项同性材料；沿各方向的力学性质不同的材料称为各项异性材料。）小变形大变形4、小变形假设（Smalldeformation）：材料力学所研究的构件在载荷作用下的变形与原始尺寸相比甚小，故对构件进行受力分析时可忽略其变形。保证几何上的线性。一、外力外力表面力体积力（如惯性力、自重等）集中力（如点接触压力等）分布力（如水压力等）§5-3内力、截面法和应力的概念载荷动载荷静载荷（如重力等）交变载荷（如齿轮啮合力等）冲击载荷（如突然刹车等）静载荷较简单，其理论和研究方法可作为解决动载荷问题的基础，故优先研究。二、内力指由外力作用所引起的、物体内相邻部分之间分布内力系的合成（附加内力）。内力与外力平衡内力与内力平衡三、截面法内力的计算是分析构件强度、刚度、稳定性等问题的基础。求内力的一般方法是截面法。1.截面法的基本步骤：①截：在所求内力的截面处，假想地用截面将杆件一分为二。③代：在截开面上用相应的内力（力或力偶）代替弃去部分对留下部分的作用。（假设为正的内力）④平：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）。②取：任取一部分为研究对象。FNx=FFFFFFFFM＝M0M0M0M0M0M0M0M0截面法求内力举例：求杆AB段和BC段的内力2PN1N22PPABC2PPP1122四、应力的概念1.定义：由外力引起的内力集度。表征分布内力系在截面某一点的强弱程度。?P?AM①平均应力：②全应力（总应力）：2.应力的表示：单位为Pa或者MPa1MPa=106Pa③全应力分解为：p?M?垂直于截面的应力称为“正应力”(NormalStress)；位于截面内的应力称为“剪应力”(ShearingStress)。§5-4变形与应变一、变形在外力作用下，变形固体尺寸和形状的改变。为点的位移。因固体受到约束，无刚性位移，故其位移完全由变形引起。二、应变微小正六面体----单元体的变化，投影到xy面1.平均应变表示线段每单位长度的平均伸长和缩短。2.线应变称为M沿x方向的线应变，简称应变。类似的方法可以得到M沿y和z方向的线应变。3.角应变夹角的改变，称为M点在xy平面内的切应变或者角应变。线应变和角应变为度量一点变形程度的两个基本量，量纲为一。均为微量，其平方或乘积均为高阶微量，有时可忽略。§5-5杆件变形的基本形式一、研究对象材料力学以“梁、杆”为主要研究对象工程中多为梁、杆结构拉伸(Tension)BAABBBCCBAC二、杆件变形的基本形式压缩(Compression)受力：作用