厦门理工材料力学-第1章.ppt

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1、材料力学Mechanicsofmaterials第1章基础篇之一材料力学材料力学概述第1章材料力学概述本章介绍材料力学的基础知识、研究方法以及材料力学对于工程设计的重要意义。材料力学与理论力学在分析方法上不完全相同。材料力学的分析方法是在实验基础上，对于问题做一些科学的假定，将复杂的问题加以简化，从而得到便于工程应用的理论成果与数学公式。材料力学主要研究变形体受力后发生的变形；研究由于变形而产生的附加内力；研究由此而产生的失效以及控制失效的准则。在此基础上导出工程构件静力学设计的基本方法。“材料力学”的研究内

2、容杆件的受力与变形形式工程构件静力学设计的主要内容关于材料的基本假定弹性体受力与变形特征结论与讨论材料力学的分析方法内力、应力、应变及其相互关系第1章材料力学概述第1章材料力学概述“材料力学”的研究内容材料力学（strengthofmaterials）的研究内容分属于两个学科。第一个学科是固体力学(solidmechanics)，即研究物体在外力作用下的应力、变形和能量，统称为应力分析（stressanalysis）。但是，材料力学所研究的仅限于杆、轴、梁等物体，其几何特征是纵向尺寸（长度）远大

3、于横向（横截面）尺寸，这类物体统称为杆或杆件（bars或rods）。大多数工程结构的构件或机器的零部件都可以简化为杆件。板壳块体杆件杆：空间一个方向的尺度远大于其它两个方向的尺度，这种弹性体称为杆（bar)板：空间一个方向的尺度远小于其它两个方向的尺度，且各处曲率均为零，这种弹性体称为板Plate壳：空间一个方向的尺度远小于其它两个方向的尺度，且至少有一方向的曲率不为零，这种弹性体称为壳shell。体：空间三个方向且有相同量级的尺度，这种弹性体称为体body。第1章材料力学概述“材料力学”的研究内容以上两方面

4、的结合使材料力学成为工程设计（engineeringdesign）的重要组成部分，即设计出杆状构件或零部件的合理形状和尺寸，以保证它们具有足够的强度（strength）、刚度（stiffness）和稳定性（stability）。第二个学科是材料科学（materialsscience）中的材料的力学行为（behavioursofmaterials），即研究材料在外力和温度作用下所表现出的力学性能（mechanicalproperties）和失效（failure）行为。但是，材料力学所研究的仅限于材料的宏观力学行为

5、，不涉及材料的微观机理。材料力学（strengthofmaterials）的研究内容分属于两个学科。第1章材料力学概述“材料力学”的研究内容杆件的受力与变形形式第1章材料力学概述拉伸或压缩（tensionorcompression）杆件变形的基本形式当杆件两端承受沿轴线方向的拉力或压力载荷时，杆件将产生轴向伸长或压缩变形。第1章材料力学概述剪切(shearing)在平行于杆横截面的两个相距很近的平面内，方向相对地作用着两个横向力，当这两个力相互错动并保持二者之间的距离不变时，杆件将产生剪切变形。杆件变形

6、的基本形式第1章材料力学概述扭转(torsion)当作用在杆件上的力组成作用在垂直于杆轴平面内的力偶Me时，杆件将产生扭转变形，即杆件的横截面绕其轴相互转动。杆件变形的基本形式第1章材料力学概述弯曲(bend)当外加力偶M或外力作用于与杆件垂直的纵向平面内时，杆件将发生弯曲变形，其轴线将变成曲线。杆件变形的基本形式第1章材料力学概述弯曲(bend)当外加力偶M或外力作用于与杆件垂直的纵向平面内时，杆件将发生弯曲变形，其轴线将变成曲线。杆件变形的基本形式第1章材料力学概述组合受力(complexloadsa

7、nddeformation)由基本受力形式中的两种或两种以上共同形成的受力与变形形式即为组合受力与变形。杆件变形的基本形式第1章材料力学概述工程构件静力学设计的主要内容第1章材料力学概述为了完成常规的工程设计任务，需要进行以下几方面的工作：分析并确定构件所受各种外力的大小和方向。研究在外力作用下构件的内部受力、变形和失效的规律。提出保证构件具有足够强度、刚度和稳定性的设计准则与设计方法。材料力学课程就是讲授完成这些工作所必需的基础知识。工程构件静力学设计的主要内容第1章材料力学概述所谓强度是指构件受

8、力后不发生破坏或不产生不可恢复的变形的能力；所谓刚度是指构件受力后不发生超过工程允许的弹性变形的能力；所谓稳定性是指构件在压缩载荷的作用下，保持平衡形式不发生突然转变的能力（例如细长直杆在轴向压力作用下，当压力超过一定数值时，在外界扰动下，直杆会突然从直线平衡形式转变为弯曲的平衡形式）。第1章材料力学概述“材料力学”的研究内容强度是指构件或零部件具有的一种能力：在确定的外力作用下，不