材料力学基本概念、轴向拉伸和压缩.ppt

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1、材料力学左熹T:18913806375第一章材料力学的基本概念本章所讲的基本概念是学习材料力学的基础，主要内容有变形固体的基本假设、外力及其分类、内力、截面法、应力、杆件变形的基本形式。本章提要第1章材料力学的基本概念§1-1内力与变形物体是由质点组成的，物体在没有受到外力作用时，各质点间本来就有相互作用力。物体在外力作用下，内部各质点的相对位置将发生改变，其质点的相互作用力也会发生变化。这种相互作用力由于物体受到外力作用而引起的改变量，称为“附加内力”，简称为内力。内力随外力的增大、变形的增大而增大，当内力达到某一限度时，就会引起构件的破坏。因此，要

2、进行构件的强度计算就必须先分析构件的内力。一、变形固体的概念工程实践中制造的结构构件及机械零件，由各种材料所制成，材料的物质结构和性质虽然各不相同，但都为固体。任何固体在外力作用下都会发生形状和尺寸的改变——即变形。因此，这些材料统称为变形固体。§1-2变形固体及其基本假定变形固体在外力作用下的变形可以分为弹性变形和塑性变形。当作用在变形固体上的荷载不超过一定的范围时，绝大部分的变形固体在卸除荷载后均可恢复原状。当荷载超过一定范围时，则变形固体在卸除荷载后只能部分地复原，而留下一部分变形不能消失。在卸除荷载后能完全消失的那一部分变形，称为弹性变形；不能

3、消失而留下的那一部分变形，称为塑性变形。第1章材料力学的基本概念二、变形固体的基本假定§1-2变形固体及其基本假定变形固体的性质是很复杂的，为了研究的方便，经常略去材料的次要性质，并根据其主要性质做出假设，将它们抽象为一种理想模型，作为材料力学理论分析的基础。下面是材料力学对变形固体常采用的几个基本假设：连续性假定：假设在固体所占有的空间内毫无空隙地充满了物质。实际上，组成固体的粒子之间存在空隙，但这种空隙极其微小，可以忽略不计。于是可认为固体在其整个体积内是连续的。均匀性假定：假设材料的力学性能在各处都是相同的，与其在固体内的位置无关。即从固体内任意

4、取出一部分，无论从何处取，取多少其性能总是一样的。各向同性假定：认为材料沿各个方向的力学性质是相同的。例如钢、铜、铸铁、玻璃等，而木材、竹和轧制过的钢材等，则为各向异性材料。小变形假定：认为构件受力后的变形与构件原始尺寸相比是极其微小的。第1章材料力学的基本概念工程中构件的形状是多种多样的，如果构件的长度尺寸较横向尺寸大很多，这样的构件称为杆件。杆件的长度方向称为纵向，垂直长度的方向称为横向。在实际工程中的梁、柱等构件就是典型的杆件实例。一、杆件的几何特性杆件有两个常用到的几何元素：横截面和轴线。前者指垂直杆件长度方向的截面，后者为各横截面形心的连线，

5、两者具有互相垂直的关系，如图所示。按杆件轴线的形状，分为直杆、曲杆和折杆。而等直杆就是轴线是直线且横截面形状、尺寸均不改变的杆件。§1-3杆件的几何特性与基本变形形式第1章材料力学的基本概念在外荷载作用下，实际杆件的变形有时是复杂的。但此复杂的变形总可以分解为几种基本变形的形式。杆件的基本变形形式有下列四种：二、杆件的基本变形形式1.轴向拉伸或轴向压缩在一对大小相等、方向相反、作用线与杆件轴线相重合的轴向外力作用下，使杆件在长度方向发生伸长变形的称为轴向拉伸（图a)；长度方向发生缩短变形的称为轴向压缩（图b）。2.剪切在一对大小相等、方向相反、作用线相

6、距很近的横向力作用下，杆件的主要变形是横截面沿外力作用方向发生错动（图c），这种变形形式称为剪切。§1-3杆件的几何特性与基本变形形式第1章材料力学的基本概念在外荷载作用下，实际杆件的变形有时是复杂的。但此复杂的变形总可以分解为几种基本变形的形式。杆件的基本变形形式有下列四种：二、杆件的基本变形形式3.扭转如（图d）所示，在一对大小相等、转向相反、作用平面与杆件轴线垂直的外力偶矩T作用下，直杆的相邻横截面将绕着轴线发生相对转动，而杆件轴线仍然保持直线，这种变形形式称为扭转。4.弯曲如图（e）所示，在杆的纵向平面内作用一对大小相等、转向相反的外力偶矩Me

7、，使直杆任意两横截面发生相对倾斜，且杆件轴线弯曲变形为曲线，此种变形形式称为弯曲。§1-3杆件的几何特性与基本变形形式第1章材料力学的基本概念§1-4截面法求内力的一般方法是截面法，截面法的基本步骤：第1章材料力学的基本概念①截开：截开欲求某一截面上的内力时，沿该截面假想地把构件分成两部分，任取一部分作为研究对象。②代替：任取一部分，弃去部分对留下部分的作用，以内力力或力偶代替。③平衡：对留下的部分建立平衡方程，求未知内力。（此时截开面上的内力对所留部分而言是外力）第二章轴向拉伸与压缩第2章轴向拉伸和压缩在工程中，经常会遇到轴向拉伸或压缩的杆件。本章主

8、要研究轴向拉伸和压缩的概念、内力计算、横截面和斜截面上的应力、变形计算、强度计算、材料在轴向拉