材料力学 本科 任德斌 01.ppt

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1、第一章绪论1.1材料力学的基本任务与地位构件:工程结构和机械的各组成部分在工作时起到承受荷载的作用的组成部分统称为构件。例如框架结构中的梁、柱等和车床主轴等。刚度（Stiffness）——构件抵抗弹性变形的能力稳定性（Stability）——构件保持原有平衡形态的能力载荷:作用于构件上的力。保证构件工作时不丧失承载能力：强度（Strength）——构件抵抗断裂和过量塑性变形的能力对构件在荷载作用下正常工作的要求1.具有足够的强度——在规定荷载作用下构件不发生断裂和屈服。如右例中的吊钩因强度不足发生断

2、裂。对构件在荷载作用下正常工作的要求2.具有足够的刚度——在规定荷载作用下所产生的变形不超过工程上所允许的范围。如右例中的桥式吊梁可能会因刚度不足发生较大变形。当变形过大时会影响正常使用或引起振动。对构件在荷载作用下正常工作的要求3.具有足够的稳定性——在规定荷载作用下构件应具有足够的维持原有的平衡形式的能力。如右例中的自卸车的推杆可能会因丧失稳定性而发生弯曲。1983年10月4日，高54.2m、长17.25m、总重565.4kN大型脚手架失稳坍塌，5人死亡、7人受伤。事故产生的主要原因有：地面

3、未夯实，局部杆受力大；横杆之间距离2.2m>规定值1.7m;与墙体连接点太少；安全因数太低：1.11-1.75<规定值3.0。稳定失效2、材料力学的任务和方法：材料力学的任务：为受力构件提供强度、刚度和稳定性计算的理论基础，从而为构件选用适当的材料，确定合理的形状和尺寸，以达到既经济又安全的要求。材料力学任务的方法：实验分析和理论研究同是完成材料力学任务的方法。1.2变形固体及其分类杆件：一个方向的尺寸(长度)远大于其他两个方向尺寸的构件。板和壳：一个方向的尺寸(厚度)远小于其他两个方向尺寸的

4、构件。块体：三个方向(长、宽、高)的尺寸相差不大的构件。工程中的固体有各种不同的形状，一般按几何特征将其分为三类：材料力学的研究对象是各类杆件。1.3变形固体的几个基本假设一、连续性假设：物质密实地充满物体所在空间，毫无空隙。（可用连续函数表示各物理量）二、均匀性假设：物体内，各处的力学性质完全相同。三、各向同性假设：组成物体的材料沿各方向的力学性质完全相同（这样的材料称为各向同性材料)。四、小变形条件：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。

5、弹性变形——载荷去掉后能够消失的那部分变形。塑性变形——载荷去掉后不能够消失的那部分变形。P2P1P2＞P11.4内力截面法应力一、内力的概念截面法1.外力：周围物体对所研究的构件施加的作用力2.内力的概念固有内力附加内力（在外力作用下，由于分子间相对位置发生改变而产生的分子力的改变量）3.截面法研究构件内力时，用一平面将构件假想地截开成为两段，使内力暴露出来，然后研究其中一段的平衡，求得内力的大小和方向。截面法的四个步骤：1）截：欲求某一截面的内力，沿该截面将构件假想地截成两部分。2）取：取其中

6、任意部分为研究对象，而弃去另一部分。3）代：用作用于截面上的内力，代替弃去部分对留下部分的作用力。4）平：建立留下部分的平衡条件，由外力确定未知的内力。二、应力应力:单位面积上的内力，表示内力在一点的分布集度yxzP1P2ΔFQyΔFQzΔFNΔA垂直于截面的应力称为“正应力”位于截面内的应力称为“剪应力”全应力（总应力）：1．5位移与应变变形：物体受力后形状和尺寸的改变称为变形。线位移：固体上任意一点变形前后移动的距离称为线位移。角位移：线段(或平面)变形前后转动的角度称为角位移。1.6杆件变形的

7、基本形式杆件的基本变形只有四种，杆件其他的复杂变形可以看成是几种基本变形的组合，称为组合变形。(1)拉伸或压缩杆受一对大小相等，方向相反的纵向力，力的作用线与杆轴线重合四种基本变形:(2)剪切杆受一对大小相等，方向相反的横向力，力的作用线靠得很近(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(4)弯曲杆受一对大小相等，方向相反的力偶，力偶作用面是包含轴线的纵向面小结1.材料力学的研究对象是杆件。2.材料力学的基本假设包括连续性假设、均匀性假设、各向同性假设和小变形假设。3.构件应

8、满足强度、刚度和稳定性的要求。4.杆件有四种基本变形形式：轴向拉伸(或压缩)、剪切、扭转和弯曲。5.在外力作用下，物体内部各部分之间相互作用力的变化量称为内力。一般采用截面法求解截面上的内力。6.应力p是单位面积上的内力。可以分解为垂直于横截面的正应力和平行于横截面的切应力