工程力学 教学课件 作者 钱双彬第四章材料力学基本概念.ppt

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1、第4章材料力学的基本概念1第4章材料力学的基本概念4-1可变形固体的性质及其基本假设4-4杆件变形的基本形式4-2内力、截面法和应力的概念4-3变形和应变的概念2材料力学是一门什么样的科学？1.构件：组成机器或结构物的每一个元件2.承载能力：（1）强度：构件在外力作用下抵抗破坏的能力。（2）刚度：构件在外力作用下抵抗变形的能力。（3）稳定性：构件在外力作用下保持原有平衡状态的能力。3对构件在荷载作用下正常工作的要求Ⅰ.具有足够的强度——荷载作用下构件不断裂，荷载去除后构件不产生过大的永久变形(塑性变形)FF(a)FF钢筋(b)4荷载未作用时塑形变形示例荷载作

2、用下F荷载去除后5Ⅱ.具有足够的刚度——荷载作用下的弹性变形不超过工程允许范围。荷载未作用时荷载去除后荷载作用下F6Ⅲ.满足稳定性要求——对于理想中心压杆是指荷载作用下杆件能保持原有形态的平衡。理想中心压杆7在满足上述强度、刚度和稳定性要求的同时，须尽可能合理选用材料和降低材料消耗量，以节约投资。材料力学包含的两个方面理论分析实验研究测定材料的力学性能；解决某些不能全靠理论分析的问题8一、变形固体：二、变形固体的基本假设：1、连续性假设：2、均匀性假设：3、各向同性假设：在外力作用下发生变形的固体。认为变形固体整个体积内都被物质充满，没有空隙和裂缝。认为变形

3、固体整个体积内各点处的力学性质相同。认为变形固体沿各个方向的力学性质相同（不适合所有的材料）。§4-1变形固体的基本假设9小变形：构件在外力作用下发生的变形与原有尺寸比较非常小。（作静力分析时变形可以忽略不计，按原有尺寸计算）三、研究材料力学的前提条件——小变形。δ1δ2AA1FFBC10一、外力1.按作用方式分体积力表面力集中力分布力2.按随时间变化分静载荷动载荷交变载荷冲击载荷4-2内力、截面法和应力的概念111.定义：指由外力作用所引起的、物体内相邻部分之间相互作用力（附加内力）。二、内力12mm2.内力的求法——截面法步骤①截开在所求内力的截面处，假

4、想地用截面将杆件一分为二.13mmmmmm②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.14③平衡对留下的部分建立平衡方程，根据其上的已知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）.mmmmmm15三、应力1.定义：由外力引起的内力的集度FAM2.应力①平均应力②全应力（总应力）16③全应力分解为pM垂直于截面的应力称为“正应力”位于截面内的应力称为“切应力”174、单位：——帕斯卡（帕）千帕兆帕吉帕181.变形在外力作用下物体形状和尺寸发生改变2.位移变形前后物体内一点位置的

5、变化3.应变度量构件一点处的变形程度平均线应变（meannormalstrain)4-3变形和应变的概念19角应变线应变CODC′D′204.4杆件变形的基本形式Ⅰ.轴向拉伸或轴向压缩木压杆21Ⅱ.剪切22Ⅲ.扭转23Ⅳ.弯曲F1=F2时(从而亦有FA=FB)车轴的AB部分不受剪切——纯弯曲。车轴的外伸部分既受弯又受剪——横力弯曲24工程中常用构件在荷载作用下，大多为几种基本变形形式的组合——组合变形。烟囱(压缩+横力弯曲)齿轮传动轴(扭转+水平面内横力弯曲+竖直面内横力弯曲)厂房吊车立柱(压缩+纯弯曲)25小结1．材料力学是研究构件强度、刚度和稳定性计算的

6、学科。材料力学的任务是以最经济为代价，保证构件具有足够的承载能力。2．变形固体的基本假设包括：均匀连续性假设、各向同性假设、小变形假设。3．材料力学中的内力，是指外力作用下材料反抗变形而引起的内力的变化量，也就是“附加内力”；4.为了显示构件在外力作用下所产生的内力，并确定内力的大小和方向，通常采用截面法；265.应力：构件的强度不仅与截面上内力的大小有关，而且还取决于截面上内力分布的强弱程度，即应力；6.线应变：单位长度的伸长或缩短量为线应变；剪应变或角应变：构件受力后，单元体原来的两棱边所夹直角的改变量，称为剪应变或角应变。7．杆件变形的基本形式包括：拉

7、压、扭转、弯曲、剪切与挤压。27本章结束28