材料力学的任务new

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1、第一章绪论第一节材料力学的任务人们在改善生活和征服自然、改造自然的活动中，经常要建筑各种各样的建筑物。任何一座建筑物（水工建筑、工业与民用建筑桥梁隧道等），都是由很多的零部件按一定的规律组合而成的，这些零部件统称为构件。根据构件的主要几何特征，可将其分成若干种类型，其中一种叫杆件，它是材料力学研究的主要对象。杆件的几何特征是长度l远大于横向尺寸（高h，宽b或直径d）。其轴线（横截面形心的连线）为直线的称为直杆；轴线为曲线的称为曲杆。截面变化的杆称为变截面杆；截面不变化的直杆简称为等直杆。等直杆是最简单也

2、是最常见的杆件，如图1-1（a）所示。工程中的梁、轴、柱均属于杆件。当建筑物承受到外力的作用（或其它外在因素的影响）时，组成该建筑物的各杆件都必须能够正常地工作，这样才能保证整个建筑物的正常工作。为此，要求杆件不发生破坏。如建筑物的大梁断裂时，整个结构就无法使用。不破坏并不一定能正常工作，若杆件在外力作用下发生过大的变形，也不能正常工作。如吊车梁若因荷载过大而发生过度的变形，吊车也就不能正常行驶。又如机床主轴若发生过大的变形，则引起振动，影响机床的加工质量。此外，有一些杆件在荷载作用下，其所有的平衡形式

3、可能丧失稳定性。例如，受压柱如果是细长的，则在压力超过一定限度后，就有可能明显地受弯。直柱受压突然变弯的现象称为丧失了稳定性。杆件失稳将造成类似房屋倒塌的严重后果。总而言之，杆件要能正常工作，必须同时满足以下三方面的要求：（1）不会发生破坏，即杆件必须具有足够的强度。（2）不产生过大变形，发生的变形能限制在正常工作许可的范围以内，即杆件必须具有足够的刚度。（3）不失稳，杆件在其原有形状下的平衡应保持为稳定的平衡，即杆件必须具有足够的稳定性。这三方面的要求统称为构件的承载能力。一般来说，在设计每一杆件时，

4、应同时考虑到以上三方面的要求，但对某些具体的杆件来说，有时往往只需考虑其中的某一主要方面的要求（例如以稳定性为主），当这些主要方面的要求满足了，其它两个次要方面的要求也就自动地得到满足。当设计的杆件能满足上述三方面的要求时，就可认为设计是安全的，杆件能够正常工作。一般说来，只要为杆件选用较好的材料和较大的几何尺寸，安全总是可以保证的，但这样又可能造成财力、人力和物力上的浪费，不符合经济原则。显然，过分地强调安全可能会造成浪费，而片面地追求经济可能会使杆件设计不安全，这样安全和经济就会产生矛盾。材料力学正

5、是解决这种矛盾的一门科学。根据材料力学的知识，就能知道怎样在保证安全的条件下尽量地使杆件消耗最少的材料。也正是由于这种矛盾的不断出现和不断解决，才促使材料力学不断地向前发展。-11-为了能既安全又经济地设计杆件，除了要有合理的理论计算方法外，还要了解杆件所使用材料的力学性能。固然有的材料的力学性能从有关手册中可以找到，但是有的情况下还必须自己测定，因此还必须掌握材料力学的试验技术。通过杆件的材料力学试验，一方面可以测定各种材料的基本力学性质；另一方面，对于现有理论不足以解决的某些形式复杂的杆件设计问题，

6、有时也可根据试验的方法得到解决。故试验工作在材料力学中也占有重要的地位。综上所述，我们可得出如下结论：材料力学是研究杆件的强度、刚度和稳定性的学科，它提供了有关的基本理论、计算方法和试验技术，使我们能合理地确定杆件的材料和形式尺寸，以达到安全与经济的目的。第一节材料力学发展概况与其他学科一样，材料力学的产生与发展是生产的发展所推动，同时反过来又对社会生产实践起指导作用。人类从长期生产、生活实践中不断制造和改造各种工具、建筑房屋，舟车工具等。这就不能不使用各种材料，从最初使用的天然材料：石、竹、木材等到后

7、来使用的砖、铜、铁、水泥、塑料及各种合金等，并在长期使用过程中逐渐认识了材料的性能，并能结合构件受力特点正确使用材料。我国是世界文明发达最早的国家之一，勤劳智慧的中国人民对合理利用各种材料力学性能，制造各种器械和建筑物具有丰富的知识。在很早以前我们就有闻名于世界的长城、大运河等伟大工程；在三千多年前就用幅条代替了车轮圆板，二千多年前就开始使用铁轴。我国木结构的结构方法在三千五百年前就已形成，在春秋战国时代的铜器上已经看到我国新特有的斗拱结构图案。特别是至今尚完整保存的河北赵州单跨石拱桥（图1-2）是由随

8、代杰出工匠李春设计制造的。桥长五十多米，桥面宽九米，主拱半径25米，地基使用当地盛产皮地坚硬的青白色石灰石，根据石料耐压不耐拉的特性并考虑到贮泄洪水、减轻桥身自重、降低桥高、便利交通等要求，合理采用“拱上背拱”的敞肩平拱形拱桥结构。它比世界上同类型石拱桥要早一千二百多年，并在构造处理和施工方法上有诸多创新。我国最早就利用抗拉性能较好的材料如柱子，铁索建造悬索桥。如四川灌县都江堰上跨越岷江的长江三百二十米的竹索桥就是曲型例子。红军长征时强渡的