第一章 材料力学绪论3

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1、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外力及其分类§1.4内力、截面法和应力的概念§1.5变形与应变§1.6杆件变形的基本形式§1-1材料力学的任务一、任务材料力学是研究构件承载能力的一门学科.承载能力强度刚度稳定性1.强度构件抵抗破坏的能力2.刚度构件抵抗变形的能力.:3.稳定性:构件保持原有平衡状态的能力材料力学的任务在满足强度、刚度、稳定性的要求下，以最经济的代价，为构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.二、研究对象1.构件2.构件的分类板壳块体材料力学以“梁、杆”为主要研究对象工程中多为梁、杆结构

2、伽利略：木梁弯曲实验.1638.世界上最早的材料力学实验，也是最早尝试用解析法确定构件安全尺寸.胡克：英国科学家，在1678年发表了根据弹簧实验观察所得的，“力与变形成正比”这一重要物理定律(即胡克定律).奠定了材料力学的基础.Navier：1826第一部《材料力学》.成书的直接原因是法国政府1821和1823年两次派他去英国研究建造悬索桥的技术.铁木辛柯：集大成者.将枕木上的铁轨处理成弹性地基梁便是铁木辛柯的首创，是一个“力学来源于工程、又服务于工程”的典型范例.三、材料力学发展简史金茂大厦“美国建筑师学会室内建筑奖（2001）”----建筑中国传统建筑风格与世界高

3、新技术的完美结合四、应用举例脚手架中的力学----建筑稳定性问题桥面结构缆索与立柱思考：为什么缆索要有很多根钢丝组成，而不是一根很粗的钢丝？----桥梁桥墩桥面结构---桥梁1940年11月，华盛顿州的TacomaNarrows桥，由于桥面刚度太差，在45mph风速的情形下，产生“GallopingGertie”(驰振）.----桥梁垮塌前的彩虹桥垮塌后的彩虹桥1999年1月4日，我国重庆市綦江县彩虹桥发生垮塌，造成：40人死亡；14人受伤；直接经济损失631万元.简单力学问题－大部队过桥时能不能齐步走？高等力学问题－冲击载荷的概念：人跑步时脚上的力量有多大？损

4、伤累积与结构寿命与跑步的次数有关----桥梁脚上的力量假设人体重量为750N3000N3500N4500N6000N12500N----运动----运动蹦极运动的材料力学问题客机直升机----航空疲劳引起的破坏----航空我国的长征火箭家族SpaceShuttleDiscovery----航天和平号空间站太阳能电池帆板----航天高压输电线路保持相间距离的受压构件----电力§1.2变形固体的基本假设材料力学研究对象是变形固体，对变形固体的基本假定是：连续性假设：组成固体的物质间无空隙均匀性假设：固体内到处有相同的力学性能各向同性：沿任何方向，固体的力学性能都相同小变

5、形：变形远小于构件尺寸，在研究构件的平衡和运动时按变形前的原始尺寸进行计算（原始尺寸原理）分类定义来自构件外部的力.§1.3外力及其分类§1.4内力、截面法和应力的概念1.定义：所研究物体内部一部分对另一部分之间的作用力.2.特点：一、内力二、截面法1.概念：用一假想截面把杆件截成两个单元体，以显示并确定内力的方法.2.步骤截：欲求某一截面的内力，就假想用一截面把杆件截成两个单元体，取其中的一个单元体为研究对象，移去另一个单元体；代：用内力代替移去单元体对保留单元体的作用；平：建立平衡方程，由已知外力确定未知内力.【例1】求钻床截面m-m上的内力【解】用截面m-m将钻

6、床截为两部分，取上半部分FNM三、应力的概念ΔAΔNΔTΔPστp内力在截面上的密集程度称为应力.将ΔP沿截面分解成法向内力ΔN和切向内力ΔT.称为正应力，它垂直于截面，并规定拉应力为正值，压应力为负值.σσ+σσ-单位：国际单位为帕[斯卡]，简称帕，用表示Pa.其常用单位有兆帕(MPa)、吉帕(GPa)等.换算关系：称为切应力，规定使单元体绕其上任一点顺时针转的为正，反之为负ττ+ττ-στpΔAΔNΔTΔPx方向单位长度上的的平均变形量：一、正应变（线应变）ΔxΔx+Δsxy0γMM'LNL'N'M点处沿x方向的正应变切应变（角应变）类似地，可以定义M点在xy平面

7、内的切应变均为无量纲的量§1.5变形与应变【例2】薄板的两条边固定，变形后a'b,a'd仍为直线.250200adcba'0.025gab,ad两边夹角的变化即为切应变求：ab边的m和ab、ad两边夹角的变化【解】轴线：杆件各横截面形心的连线.分类一、几个概念杆件：纵向尺寸远大于横向尺寸的构件.§1.6杆件变形的基本形式拉压变形剪切变形二、杆件的四种基本变形扭转变形弯曲变形