材料力学绪论(xin)

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1、Chapter1Preface第一章绪论§1-1材料力学的研究内容及任务Thetasksandresearchcontentsofmechanicsofmaterials一、任务(task)材料力学是研究构件在各种载荷的作用下产生的内力、变形以及失效和破坏一般规律一门学科。属于固体力学范畴材料力学与理论力学的比较：区别、联系、难易机器能够正常运转需要满足如下三方面：强度要求、刚度要求、稳定性要求1.强度（strength)构件在规定的载荷下抵抗破坏的能力2.刚度构件在规定的载荷下抵抗变形的能力.(stiffness):3.稳定性（stability

2、):构件在规定的载荷下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(researchobjects)1.构件(element)2.构件的分类(classificationofelements)板(plate)壳(shell)块体(body)(bar)材料力学以“杆件”为主要研究对象（themainresearchobjectiveinmechanicsofmaterialsincludeaxially-loadedbar

3、s,shafts,beams,andcolumns)杆件：纵向尺寸远大于其横截面尺寸的构件工程中多为梁、杆结构§1-2变形固体的基本假设(Thebasicassumptionsofdeformablebody)一、连续性假设(continuityassumption)物质密实地充满物体所在空间，毫无空隙。二、均匀性假设（homogenizationassumption)物体内，各处的力学性质完全相同。三、各向同性假设（isotropyassumption)组成物体的材料沿各方向的力学性质完全相同。四、小变形假设（neglectingdeformat

4、ionassumption)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。连续性假设连续性：在构件所占有的空间内处处充满物质构件内的一些力学量（例如各点的位移）可用坐标的连续函数表示，也可采用无限小的数学分析方法。当空穴或裂纹不能忽略时，采用断裂力学方法专门研究。裂纹均匀性假设微观非均匀，宏观均匀钢的显微照片灰口铸铁的显微照片均匀性：材料的力学性能与其在构件中的位置无关各向同性假设宏观各向异性材料晶粒－各向异性材料－宏观各向同性纤维增强复合材料金属材料各向同性：材料沿各个方向的力学性能相同一

5、、外力（externalforce)1.按作用方式分体积力（bodyforce)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)§1-3力、应力、应变和位移的基本概念(Basicconceptsofforce,stress,strain,anddisplacement)外力分布力：连续分布在构件表面某一范围的力集中力：当分布力的

6、作用范围远小于构件表面面积或杆长时，可简化为作用于一点处的力F1F2外力：作用于构件上的载荷与约束反力1.定义：指由外力作用所引起的、物体内相邻部分之间由于相对位置的变化而产生的相互作用力（附加内力）。二、内力（internalforce)mm2.内力的求法——截面法(methodofsections)步骤(proceduresforanalysis)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.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.③平衡对留下的部分建立平衡方程，根据其上的已知

7、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）.mmmmmm小变形假设，即原始尺寸原理三、应力（Stress)1.定义(Definition)：单位截面面积上的内力分布的集度FAM2.应力(Stress)①平均应力②全应力（总应力）③全应力分解为pM垂直于截面的应力称为“正应力”(ThestressactingnormaltosectioniscalledtheNormalStress)位于截面内的应力称为“切应力”(ThestressactingtangenttosectioniscalledtheShearS

8、tress)四、变形和应变（deformationanddisplacement)1.变形（deformation）在外力