材料力学-第一章 绪论

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1、材料力学第一章绪论2021年6月25日第一章绪论§1-1材料力学的任务及研究对象§1-2变形固体的基本假设§1-3力、应力、应变和位移的概念§1-4杆件变形的基本形式§1-5力学与工程一、材料力学的任务材料力学是研究构件承载能力的一门学科。§1.1材料力学的任务及研究对象结构物和机械由构件组成。§1-1材料力学的任务及研究对象对构件在荷载作用下正常工作的要求①具有足够的强度——荷载作用下不断裂，荷载去除后不产生永久变形(塑性变形)FFaFF钢筋b1.构件的承载能力强度：构件抵抗破坏的能力§1.1材料力学的任务及研究对象§1.1材料力学的任务及研究对象塑形变形示例§1.1材料力学的任务

2、及研究对象②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。刚度：构件抵抗变形的能力。弹性变形示例§1.1材料力学的任务及研究对象§1.1材料力学的任务及研究对象§1.1材料力学的任务及研究对象③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。稳定性：构件保持原有平衡状态的能力。§1.1材料力学的任务及研究对象§1.1材料力学的任务及研究对象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——2.材料力学的任务构件的强度、刚度和稳定性统称为构件的承载能力。在满足强度、刚度、稳定性的要求下，以最经济的代价，为构

3、件确定合理的形状和尺寸，选择适宜的材料，而提供必要的理论基础和计算方法。§1.1材料力学的任务及研究对象二、研究对象1.构件的分类壳块体§1.1材料力学的任务及研究对象板杆材料力学以“杆类构件”为主要研究对象§1.1材料力学的任务及研究对象§1.1材料力学的任务及研究对象2.杆件的几何特性直杆曲杆主要几何因素：横截面、轴线等截面杆和变截面杆§1.1材料力学的任务及研究对象重庆綦江彩虹桥强度问题力学与工程§1.1材料力学的任务及研究对象三、事故案例工程中的强度问题辽宁202国道熊岳大桥断裂力学与工程§1.1材料力学的任务及研究对象小螺栓大事故一架中国民航东方航空公司的飞机在从上海飞往北

4、京时，前起落架锁连杆安装螺栓(销子)意外断裂，导致前起落架无法放下，机组人员尝试了多种方法也未能将它定位，最后实行了迫降。值得庆幸的是，迫降成功了。§1.1材料力学的任务及研究对象1940年完工的主跨853m的塔可马大桥(TacomaNarrows),只使用了三个月,便在19m/s的风速下造成了塌桥事故§1.1材料力学的任务及研究对象稳定性问题宁波一18层楼高塔吊突然拗断操控工人坠落摔死§1.1材料力学的任务及研究对象毁坏的高压电线塔稳定性问题§1.1材料力学的任务及研究对象材料在荷载作用下都会产生变形——尺寸改变和形状改变——可变形固体。对可变形固体的基本假设：1.连续性假设——无

5、空隙、密实连续。(1)从受力构件内任意取出的体积单元内均不含空隙；(2)变形必须满足几何相容条件，变形后的固体内既无“空隙”，亦不产生“挤入”现象。据此：§1-2变形固体的基本假设§1.2变形固体的基本假设2.均匀性假设——各点处材料的力学性能相同。4.小变形假设——构件在承受荷载作用时，其变形与构件的原始尺寸相比甚小，甚至可以略去不计。3.各向同性假设——材料在各方向的力学性能相同。§1.2变形固体的基本假设一、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§1.3力、应力、应变和位移的概念§1-3力、应力、应变和位移的概念1.定义：指由

6、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§1.3力、应力、应变和位移的概念mm2.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。§1.3力、应力、应变和位移的概念mmmmmm②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。§1.3力、应力、应变和位移的概念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。mmmmmm§1.3力、应力、应变和位移的概念K点的应力：平均应力:三、应力1.定义：由外力引起的内力的集度。全应力p称为全应力，应用时分解为法向正应力和

7、切向切应力§1.3力、应力、应变和位移的概念kkp四、变形和位移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§1.3力、应力、应变和位移的概念角应变§1.3力、应力、应变和位移的概念一点处的应变轴向拉伸轴向压缩1.轴向拉伸和压缩FFFF变形形式是由大小相等、方向相反、作用线与杆轴线重合的一对力引起的，表现为杆件的长度放生伸长或缩短。§1.4杆件变形的基本形式§1-4杆件变形的基