材料力学的基本概念.ppt

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1、材料力学力学教研室绪论第4章§4.1材料力学的任务1．几个术语构件：组成机械的零部件或工程结构中的构件统称为构件。如图所示桥式起重机的主梁、吊钩、钢丝绳；图所示悬臂吊车架的横梁AB，斜杆CD都是构件。实际构件根据形状的不同将构件分为：杆件、板和壳、块体。板和壳：构件一个方向的尺寸（厚度）远小于其它两个方向的尺寸，如图1-4a和b所示。杆件：长度远大于横向尺寸的构件，如图1-3a所示，其中横截面是与轴线垂直的截面；轴线是横截面形心的连线。按横截面和轴线两个因素可将杆件分为：等截面直杆、变截面直杆；等截面曲杆和变

2、截面曲杆如图1-3b。块体：三个方向（长、宽、高）的尺寸相差不多的构件，如图1-4c所示。在本教程中，如未作说明，构件即认为是指杆件。2．对构件的三项基本要求一、构件应有足够的强度强度(strength)—构件抵抗破坏的能力二、构件应有足够的刚度刚度(rigidity)—构件抵抗变形的能力三、构件应有足够的稳定性稳定性(stability)—构件承受外力时，保持原有平衡状态的能力材料力学的任务：在满足强度、刚度和稳定性的要求下，为设计既经济又安全的构件提供必要的理论基础和计算方法。2.均匀性假设假设变形体内各

3、点的力学性能完全相同。这样，如果从固体中任意取出一部分，不论从何处取出，也不论大小，力学性能总是一样。材料力学研究的对象是变形固体。1.连续性假设假设在变形体所占有的空间内毫无空隙地充满了物质。即认为材料是密实的。这样，构件内的一些力学量（如各点的位移）可用坐标的连续函数表示，并可采用无限小的数学分析方法。§4.2变形固体的基本假设3.各向同性假设.假设在变形固体在各个方向具有相同的力学性质。根据这一假设，在研究了材料任一方向的力学性质后，就可以认为其结论对其它方向也都适用。4.小变形假设即变形体内在外力作用

4、下产生的变形与构件的原始尺寸相比很微小的。根据这一假设，在列平衡方程时，可以不考虑外力作用点处的微小位移，而按变形前的位置和尺寸进行计算。载荷分为静载荷和动载荷动载荷：交变载荷和冲击载荷§4.3外力及其分类外力分为表面力和体积力表面力体积力：连续分布于物体内部个点的力；﹛分布力：连续作用于物体表面；集中力：外力分布面积远小于物体的表面；二、截面法研究受力构件内力的一种基本方法。其内容就是用假想的截面把构件分成两部分，以显示并确定内力的方法。一、内力§4.4内力、截面法和应力的概念物体因受外力作用而变形，其内部

5、各部分之间因相对位置改变而引起的相互作用力，也称为“附加内力”。F1F2F3F4F5nm一截---假想用一截面将杆件分成两部分；二留---取一部分为研究对象；三代---用内力代替抛弃部分对保留部分的作用；四平---根据平衡条件，确定截面内力的大小和方向截面法求解步骤：F1nF3F2m三、应力的概念单位面积上内力的聚集程度pF1F2τσoσ:正应力，与截面垂直的分量τ:切应力，与截面平行的分量应力的单位：KPa、MPa、GPa§4.5位移与应变的概念1、位移：位置的改变，可分为线位移和角位移A’AөF2、应变：

6、分为线应变ε和切应变γ线应变---单位长度的变形量切应变---角度的改变量xuөө§4.6杆件变形的基本形式(四种)1.轴向拉伸或压缩杆件在大小相等、方向相反、作用线与轴线重合的一对力作用下，产生长度的伸长或缩短2.剪切一对大小相等、方向相反、作用线距离很近的横向外力作用引起的，受剪杆件的两部分沿外力作用方向发生相对错动。3.扭转一对大小相等、转向相反、作用面垂直于杆轴的外力偶引起的。其变形特征为杆件的两个相邻截面将绕其轴线发生相对转动。4.弯曲一对大小相等、方向相反、作用线在包含杆轴的纵向平面内的力偶引起的

7、。变形后杆轴线由直线变为曲线，或者说曲率发生变化。实际上，构件的变形通常是由几种基本变形的组合，称为组合变形