材料力学土第1章 绪论（土木）.ppt

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1、第一章绪论前提课程高等数学理论力学（静力学）三个“奇迹”1.平时不努力，考试能过，这是一个奇迹；2.不会画“隔离体受力图”，考试能及格，这是一个奇迹；（静力学）3.不会画“内力图”，考试能及格，也是一个奇迹。（材料力学）20世纪以前，推动近代科学技术与社会进步的蒸汽机、内燃机、铁路、桥梁、船舶、兵器等，都是在力学知识的累积、应用和完善的基础上逐渐形成和发展起来的。力学与工程进步20世纪产生的诸多高新技术，如高层建筑、大跨度悬索桥、海洋平台、精密仪器、航空航天器、机器人、高速列车以及大型水利工程等许多重要工程更是在工程力学指

2、导下得以实现，并不断发展完善的。浦江两岸达芬奇说：“力学是数学的乐园，因为我们在这里获得了数学的果实。”奇芬达金茂大厦楼高420.5m共88层目前世界第8高层建筑上海环球金融中心楼高492m共101层建成后将是世界第3高力学与土木工程金茂大厦中庭荣获2001年“美国建筑师学会室内建筑奖”上海南浦大桥澳门桥长江江阴大桥缆索塔拉杆桥面武汉长江二桥下承式拱桥一、材料力学的研究对象§1.1、材料力学的任务块体杆件构件:工程结构或机械的组成部分。如：机器中的轴、连杆、螺栓等；建筑物中的板、梁、柱等。杆——构件的一个方向的尺寸远大于其

3、他两个方向的尺寸。杆件的主要几何特征：横截面，轴线材料力学主要研究“杆”。材料力学主要研究杆件的受力和变形问题直杆变截面杆等截面杆曲杆按轴线分类按横截面分类杆件分类工程中最为常见的杆为等截面直杆称为等直杆。曲杆等直杆变截面杆二、强度、刚度与稳定性对构件的基本力学要求1.强度要求：要求构件在正常工作条件的荷载作用下不破坏。强度–––构件或材料抵抗破坏的能力。前起落架锁连杆安装螺栓(销子)发生断裂九江大桥船撞桥梁事故戴高乐机场侯机厅垮塌-12.刚度要求：要求在正常工作条件的荷载作用下，构件的变形不超过某一限度。刚度–––构件抵

4、抗变形的能力。风荷载作用下，高层建筑顶层水平位移不应大于高度的1/500~1/600纽约帝国大厦美国塔科马海峡大桥，主跨853米，全长1716米。1940年第一次修建的悬索桥桥面宽11.9米，加劲桁梁高仅2.74米，该桥因刚度不够，建成4个月后就被风暴摧毁。1950年利用旧桥墩改建新桥，主跨不变,钢塔架高140.82米，桥面宽增至18米，加劲桁梁高增至10米。3.稳定性要求：要求在正常工作条件下，构件原有形状下的平衡为稳定的平衡。PP梁的侧向失稳形态薄壁圆筒的局部失稳材料力学的任务1）研究构件的强度、刚度和稳定性；2）研究

5、材料的力学性能；在外力作用下，材料的变形与所受外力之间的关系。3）为合理解决工程构件设计中安全性与经济性之间的矛盾提供力学方面的依据。材料力学采用“理论+实验”的研究方法§1.2、材料力学的基本假设理论力学中静力学部分：分析物体平衡时的受力情况；物体分析的对象是“刚体”。材料力学：也是分析物体平衡时的受力情况，确定其工程应用极限；分析的对象是“变形体”。刚体：绝对不变形的物体，或物体内任意两点间的距离不改变的物体。变形固体：在外力(或其他因素)的作用下发生变形的固体。1.连续性假设首先认为组成物体的物质毫无空隙地充满了整个

6、物体的几何容积，不产生“空隙”；其次物体受力产生的变形也是连续的。连续性假设的作用：连续函数的存在；极限的存在2.均匀性假设认为在物体内各处的力学性质完全相同。AB形状、尺寸、取向相同当P1=P2时，若1=2，称A、B两点在该方向的力学性质相同。P1P11ABP2P22变形固体的基本假设三灰口铸铁的显微组织球墨铸铁的显微组织变形固体的基本假设三普通钢材的显微组织优质钢材的显微组织3.各向同性认为材料在各个不同方向具有相同的力学性质。A形状、尺寸相同当P1=P2时，若1=2称A点在这两个方向的力学性质相同。P

7、11AP1P2P22玻璃；木材；竹子；变形固体的基本假设三纤维增强复合材料--各向异性塑性变形–––变形体在外力被除去后不能消失的变形。塑性——物体具有塑性变形的性质弹性变形–––变形体在外力被除去后能完全消失的变形。变形固体的两种变形又称为残余变形或永久变形弹性–––物体在引起变形的外力被除去以后，能即刻恢复它原有形状和尺寸的性质。4.完全弹性部分弹性体–––去掉外力后不能完全恢复原来形状和尺寸的物体。材料力学研究对象：完全弹性体完全弹性体–––去掉外力后能完全恢复原来形状和尺寸的物体。实验表明：大多数材料在荷载

8、不超过某一极限的时候，材料的表现接近完全弹性体。理论力学与材料力学的研究对象在模型上的区别。理论力学：刚体材料力学：变形固体完全弹性体理论力学中有些仅能用于刚体的公理，材料力学中不再成立。无变形P1P2压缩变形不能随意进行力向某点的简化所以：力不能随意沿作用线移动P1P2拉伸变形加减平衡力公理力可沿其作