材料力学 第一章 绪论1

,第一章 绪论,材料力学,第一章 绪论,自我介绍：桑建兵，河北工业大学机械工程学院工程力学系。 E-mail：,第一章 绪论,要求： （1）作图要规范，要用直尺、三角板及圆规等工具作图。 （2）每周交一次作业，周一由课代表收齐后按照学号排好顺序上交。 （3）整个学期随机点名46次，4次点名没到的同学取消考试资格。 （4）平时成绩占20%-30%,第一章 绪论,1-1 材料力学的任务 1-2 变形固体的基本假设 1-3 外力及其分类 1-4 内力、截面法和应力的概念 1-5 变形与应变 1-6 杆件变形的基本形式,第一章 绪论,工程结构或机械的各组成部分统称为构件,1-1 材料力学的任务,第一章 绪论,工程结构或机械结构实例：,第一章 绪论,工程结构或机械结构实例：,对构件在荷载作用下正常工作的要求（构件的承载能力）,. 具有足够的强度即构件具有足够的抵抗破坏的能力。,第一章 绪论,第一章 绪论,1-1 材料力学的任务,美国的Tacoma老桥于1940年11月7日因风力引起的振动而产生断裂,强度问题：,第一章 绪论,1-1 材料力学的任务,强度问题：,垮塌后的彩虹桥,1999年1月4日，我国重庆市綦江县彩虹桥发生垮塌，造成： 40人死亡； 14人受伤； 直接经济损失631万元。,第一章 绪论,1-1 材料力学的任务,. 具有足够的刚度即构件应具有一定的抵抗变形的能力。,第一章 绪论,1-1 材料力学的任务,刚度问题：,第一章 绪论,1-1 材料力学的任务,刚度问题：,第一章 绪论,1-1 材料力学的任务,. 满足稳定性要求即构件应具有足够的保持原有平衡状态的能力。,第一章 绪论,1-1 材料力学的任务,稳定性问题：,在满足上述强度、刚度和稳定性要求的同时，须尽可能合理选用材料和降低材料消耗量，以节约投资。,第一章 绪论,第一章 绪论,对可变形固体的基本假设：,1-2 变形固体的基本假设,. 连续性假设物质不留空隙地充满了整个固体。（可用微积分数学工具，力学量是坐标连续函数。 ）,. 均匀性假设固体内各点处材料的力学性能相同。（晶粒在统计意义上是平均的）。,. 各向同性假设固体内各点沿各方向的力学性质完全相同。（这样的材料称为各向同性材料；沿各方向的力学性质不同的材料称为各向异性材料。）,第一章 绪论,外力按作用方式分： 体积力： 重力、惯性力；表面力：水压力、面接触的力；,1-3 外力及其分类,第一章 绪论,1-3 外力及其分类,钢筋混凝土结构的自重是主要载荷,第一章 绪论,1-3 外力及其分类,水闸的水压力是表面力，为分布载荷,第一章 绪论,外力按分布面积分： 分布力：体积力、表面力； 集中力：火车车轮对钢轨、支座等。,1-3 外力及其分类,第一章 绪论,外力按随时间变化分： 静载荷：自重，变化相对较慢； 动载荷：交变载荷、冲击；,1-3 外力及其分类,第一章 绪论,1-4 内力、截面法和应力的概念,内力：受外力作用引起的相互作用； 材料力学中的内力：物体内部各部分之间因外力而引起的附加相互作用力，即“附加内力”； 内力随外力的增加而加大，随外力的撤除而消失。,一、内力的概念,二、内力的计算,杆件内部各相连部分之间产生相互作用力,1. 假想截开,3. 向形心简化,2. 内力代替,第一章 绪论,1-4 内力、截面法和应力的概念,将主矢FR和主矩MC沿坐标轴分解,FN轴力,FSy和FSz剪力,My和Mz弯矩,Mx扭矩,4. 平衡求解,这种根据隔离体的平衡条件，由外力确定内力的方法称为截面法,第一章 绪论,1-4 内力、截面法和应力的概念,例1-4-1：在载荷F作用下的悬臂梁如图所示，试确定截面mm上的内力。,第一章 绪论,第一章 绪论,1-4 内力、截面法和应力的概念,例1-4-2：钻床如图所示，在载荷P作用下，试确定截面mm上的内力。,第一章 绪论,第一章 绪论,1-4 内力、截面法和应力的概念,应力：内力系在某点的内力集度，反映内力系在该点的强弱。,第一章 绪论,1-4 内力、截面法和应力的概念,应力p可分解： 正应力 ； 切应力。,应力单位：牛/米2（N/m2），称为帕斯卡或简称帕（Pa）。通常使用的是兆帕，即MPa（ 1MPa=106Pa),第一章 绪论,1-5 变形和应变,x,y,M,M ,第一章 绪论,1-5 变形和应变,1-5 变形和应变,1、变形,在外力作用下物体形状和尺寸发生改变,2、位移,变形前后物体内一点位置的变化,3、应变,度量构件一点处的变形程度,平均线应变,角应变,线应变,绪 论,(preface),例1-5-1:求ab边的平均应变和ab、ad 两边夹角的变化,第一章 绪论,第一章 绪论,小变形假设,远小于构件的最小尺寸，在研究构件的平衡和运动时按变形前的原始尺寸进行计算，以保证问题在几何上是线性的。这样，计算得到了很大的简化。,第一章 绪论,第一章 绪论,1-6 杆件变形的基本形式,构件的分类：杆件、板壳*、块体*,杆件：,直杆：,折杆：,曲杆：,等截面直杆、变截面直杆,等截面折杆、变截面折杆*,等截面曲杆、变截面曲杆*,第一章 绪论,第一章 绪论,杆件纵向尺寸（长度）远比横向尺寸大得多的构件。,直杆轴线为直线的杆 曲杆轴线为曲线的杆 等截面直杆横截面的形状和大小不变的直杆,第一章 绪论,1-6 杆件变形的基本形式,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。 块件：三个方向（长、宽、高）的尺寸相差不多的构件,第一章 绪论,1-6 杆件变形的基本形式,第一章 绪论,1、拉伸或压缩实例,1、轴向拉伸或压缩,特点：外力大小相等，方向相反，作用线通过轴线。,第一章 绪论,2、剪切实例,第一章 绪论,2、剪切,第一章 绪论,特点：外力大小相等，方