材料力学基本概念.ppt

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1、MechanicsofMaterials材料力学第一章绪论ChapterOneIntroduction材料力学是工程力学的一门分支学科工程力学固体力学流体力学基础力学理论力学材料力学弹性力学实验力学弹塑性力学复合材料力学断裂力学§1.1材料力学的任务传统具有柱、梁、檩、椽的木制房屋结构古代建筑结构建于隋代（605年）的河北赵州桥桥长64.4米，跨径37.02米，用石2800吨一、材料力学与工程应用古代建筑结构建于辽代（1056年）的山西应县佛宫寺释迦塔塔高9层共67.31米，用木材7400吨900多年来历经数次地震不倒，现存唯一木塔§1.1材

2、料力学的任务四川彩虹桥坍塌§1.1材料力学的任务美国纽约马尔克大桥坍塌比萨斜塔§1.1材料力学的任务天下黄河第一桥——中山桥§1.1材料力学的任务二、工程构件的基本类型Basicformsofstructuresinengineering杆(bar)板(plate)体(body)壳(shell)研究杆件或杆件结构系统在外力作用下的安全性问题三、材料力学的任务(1)强度(strength)材料抵抗外力破坏的能力称为材料的强度Abilityofmaterialsaginstbrokencausedbytheexternalforcesiscall

3、edstrengthofmaterials.破坏时需要的外力越大则材料的强度越好或越高安全性包括三个方面的要求:FFFFAbilityofmaterialsaginstdeformationscausedbyexternalforcesiscalledstiffnessofmaterials.材料抵抗外力变形的能力称为材料的刚度(2)刚度(stiffness)变形小刚度好F材料1F变形大刚度差FF材料2(3)稳定性(stability)构件在外力作用下保持原有平衡形态的能力称为构件的稳定性Abilityofastructuretokeepit

4、sfirstequilibriumformduringactedbyexternalforcesiscalledstabilityofthestructure.失稳FF扰动研究构件的强度、刚度和稳定性,还需要了解材料的力学性能。因此在进行理论分析的基础上，实验研究是完成材料力学的任务所必需的途径和手段。材料力学的任务就是在满足强度、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。材料力学的任务若：构件横截面尺寸不足或形状不合理,或材料选用不当___不满足上述要求,不能保证安全工作.若：不恰当地加大横截面尺寸或选用

5、优质材料___增加成本,造成浪费均不可取}构件的分类：杆件、板壳*、块体*§1.1材料力学的任务材料力学主要研究杆件等截面直杆——等直杆材料力学的研究对象直杆——轴线为直线的杆曲杆——轴线为曲线的杆{等截面杆——横截面的大小形状不变的杆变截面杆——横截面的大小或形状变化的杆{§1.2变形固体的基本假设1、连续性假设：认为整个物体体积内毫无空隙地充满物质在外力作用下，一切固体都将发生变形，故称为变形固体。在材料力学中，对变形固体作如下假设：灰口铸铁的显微组织球墨铸铁的显微组织2、均匀性假设：认为物体内的任何部分，其力学性能相同§1.2变形固体的

6、基本假设普通钢材的显微组织优质钢材的显微组织§1.2变形固体的基本假设3、各向同性假设：认为在物体内各个不同方向的力学性能相同（沿不同方向力学性能不同的材料称为各向异性材料。如木材、胶合板、纤维增强材料等）各向异性(an-isotropy)在各个方向力学性能不一样的材料称为各向异性材料.成语:势如破竹问题:竹子竖向的强度好还是横向的强度好?结论:竹子竖向(沿纤维方向)的强度好!或:竹子竖向的力学性能好还是横向的力学性能好?§1.2变形固体的基本假设ABCFδ1δ2如右图，δ远小于构件的最小尺寸，所以通过节点平衡求各杆内力时，把支架的变形略去不

7、计。计算得到很大的简化。4、小变形与线弹性范围认为构件的变形极其微，比构件本身尺寸要小得多。二阶微量可以忽略可以在未变形的构形中进行计算hbLhbLvmax关于变形的假定：小变形1.3杆件变形的基本形式(Basicdeformationsofabar)剪切(shearing)弯曲(bending)拉压(tension&compression)扭转(torsion)组合变形(combineddeformations)P杆(bar)轴(shaft)梁(beam)柱(column)杆件的不同用途和形式悬臂梁(cantileverbeam)简支梁

8、(simplesuportedbeam)外伸梁(overhangingbeam)（beamhavingmiddlepin)中间铰梁§1.4外力及其分类外力：来自构件