【7A文】材料力学的基本概念.ppt

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1、第4章材料力学的基本概念工程力学（静力学与材料力学）第二篇材料力学返回总目录第4章材料力学的基本概念本章介绍材料力学的基础知识、研究方法以及材料力学对于工程设计的重要意义。材料力学与理论力学在分析方法上不完全相同。材料力学的分析方法是在实验基础上，对于问题做一些科学的假定，将复杂的问题加以简化，从而得到便于工程应用的理论成果与数学公式。材料力学主要研究变形体受力后发生的变形；研究由于变形而产生的附加内力；研究由此而产生的失效以及控制失效的准则。在此基础上导出工程构件静力学设计的基本方法。4-1“材料力学”的研究内容4-2杆件的受力与变形形式4-5结论与讨论第4章材料力学的基本概念4-3关

2、于材料的基本假定4-4力、应力、应变和位移的基本概念4-1“材料力学”的研究内容第4章材料力学的基本概念返回4-1“材料力学”的研究内容材料力学的研究内容分属于两个学科。第一个学科是固体力学，即研究物体在外力作用下的应力、变形和能量，统称为应力分析。但是，材料力学所研究的仅限于杆、轴、梁等物体，大多数工程结构的构件或机器的零部件都可以简化为杆件。第二个学科是材料科学中的材料的力学行为,即研究材料在外力和温度作用下所表现出的力学性能和失效行为。但是，材料力学所研究的仅限于材料的宏观力学行为，不涉及材料的微观机理。以上两方面的结合使材料力学成为工程设计的重要组成部分，即设计出杆状构件或零部件

3、的合理形状和尺寸，以保证它们具有足够的强度、刚度和稳定性。强度：指材料或构件抵抗破坏的能力。刚度：构件抵抗变形的能力。稳定性：指构件保持其原有平衡状态的能力。第4章材料力学的基本概念“材料力学”的研究内容4-2杆件的受力与变形形式第4章材料力学的基本概念返回轴向拉伸(b)轴向压缩1、轴向拉伸和压缩杆在一对大小相等，方向相反且力的作用线与杆轴线相重合的力作用下所发生的伸长或缩短。FFFF基本变形(2)剪切杆在一对大小相等，方向相反且力的作用线相距很近的相互平行的力作用下所发生的相互错动。(3)扭转杆受一对大小相等，方向相反的力偶，力偶作用面垂直于杆轴线时，杆件将产生扭转变形，即杆件的横截

4、面绕其轴相互转动。大自然的剪切效应(4)弯曲当外加力偶M或外力作用于与杆件垂直的纵向平面内时，杆件将发生弯曲变形，其轴线将变成曲线。MM目录5、组合变形：当杆件同时发生两种或两种以上基本变形时称为组合变形。4-3关于材料的基本假定第4章材料力学的基本概念返回4-3关于材料的基本假定理论力学研究的物体——刚体：在外力作用下不发生变形的物体（研究物体的外部效应——平衡和运动）。材料力学研究的物体——变形固体：在外力作用下发生变形的物体。一、问题的提出灰口铸铁的显微组织球墨铸铁的显微组织微观不连续，宏观连续。普通钢材的显微组织优质钢材的显微组织二、四个基本假设：1、连续性：物质密实地充满物体所

5、在空间，毫无空隙。作用：初步的作用是：应力分量应变分量都可以用位置坐标来表示，即可以对其建立连续函数。2、均匀性：物体内各处的力学性质完全相同。作用：可以以某处的力学性质代表整个构件的力学性质，即在研究物体的力学性质时可以用部分代替整体。3、各向同性：组成物体的材料沿各方向的力学性质完全相同。作用：计算杆件的强度时，与方向无关。4、小变形假设：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。作用：（1）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；（2）研究对象的变形处于线性范围；（3）在求某一具体的小变形值时，其高阶微量可忽略不计。4

6、-4力、应力、应变和位移的基本概念第4章材料力学的基本概念返回4-4力、应力、应变和位移的基本概念一、外力及其分类1、外力——对于所研究的构件来说，其它物体作用于该构件上的力均为外力。特性：1、可以集中于一点，也可以分布于一范围。2、主动加到构件上。2、外力的分类1）按作用方式分体积力：自重力，惯性力表面力(surfaceforce)集中力(concentratedforce)分布力(distributedforce)2）按随时间变化分静载荷（staticload)动载荷(dynamicload)交变载荷（alternateload)冲击载荷（impactload)1、定义：物体因受外力

7、而变形，其内部各部分之间相对位置将发生改变而引起的相互作用就是内力。二、内力（附加内力）2、内力的性质、作用与特点内力是由外力引起的，内力随外力的变化而变化，外力增大，内力也增大，当内力达到一定值时构件就要破坏,外力去掉后内力将随之消失。构件中的内力总是与构件的变形相联系的，内力总是与变形同时产生的。内力作用的趋势总是力图使受力构件恢复原状，内力对变形起抵抗和阻止的作用。内力成对出现，且相互平衡。mm3、内力的求法——截面法步骤①截