《材料力学a1教学课件》1_第一章_绪论

第一章第一章 绪论绪论1第一章第一章 绪论绪论课程基本要求（教学大纲）n 对材料力学的基本概念和基本的分析方法有明确的认识；n 具有将一般杆类零构件简化为力学简图的初步能力，具有力学建模的初步概念与能力；n 能比较熟练地作出杆件在基本变形下的内力图、计算其应力和位移、并进行强度和刚度计算；n 对应力状态理沦和强度理论有明确的认识，并能将其应用于组合变形下杆件的强度计算；n 理解掌握简单超静定问题的求解方法；n 对能量法的有关基木原理有明确认识，并比较熟练地掌握一种计算位移的能量方法；n 对压杆的稳定性概念有明确的认识，会计算轴向受压杆的临界载荷与临界应力，并进行稳定性校核等计算；n 理解动载荷中的动荷系数和交变应力中的疲劳破坏、持久极限等基本概念，会计算杆件承受冲击载荷时的应力和变形；n 对于常用材料在常温下的基本力学性能及其测试方法有初步认识；n 对于电测实验应力分析的基本原理、方法和实验方案有初步认识。 2第一章第一章 绪论绪论基本情况n 总学时： 80， 6 17周（本学期）n 先修课程：高等数学、理论力学n 考试方式：平时成绩期末闭卷考试n 课外要求： 1倍上课时间进行复习与作业n 答疑时间： 8周后开始n 作业： 每周二上课之前作业交课代表n 注意区分理论课作业与试验报告3第一章第一章 绪论绪论教师基本情况n 姓名：李敏 职称：教授 n 单位：航空科学与工程学院固体力学所n 电话： 82338967(O) E-mail： n 办公室：校本部新主楼 C810n 助教：陆磊 硕士生 （五馆 A 202 ）n 课代表联系方式 188103312444第一章第一章 绪论绪论科学像一株常青之树，在实验室、图书馆科学像一株常青之树，在实验室、图书馆和博物馆中缓慢生长，成千上万的人完成和博物馆中缓慢生长，成千上万的人完成了大量出色的工作，这些人并非具有超常了大量出色的工作，这些人并非具有超常才智，但他们受过才智，但他们受过 良好的训练良好的训练 ，掌握了，掌握了 有有效的方法效的方法 并且具有很大的耐心。并且具有很大的耐心。 美国美国 乔治乔治 .萨顿（萨顿（ George Sarton 1884 1956）参考书 :国内 :孙训方，刘鸿文等，国外 :铁摩辛柯我的课程特点 学习方法协调5第一章第一章 绪论绪论第一章 绪 论1-2 材料力学发展简史材料力学发展简史 1-3 材料力学的基本假设材料力学的基本假设 1-1 材料力学的任务与研究对象材料力学的任务与研究对象6第一章第一章 绪论绪论1-1 材料力学的任务与研究对象材料力学的任务与研究对象如何设计结构尺寸？需要多少材料 (经济性 )会不会破坏 (安全性 )经济性 安全性7第一章第一章 绪论绪论经济性 安全性价格 重量 性能使用材料的类型与数量如何评价安全性？载荷作用下结构的响应8第一章第一章 绪论绪论l 构件：组成机械与结构的零构件，统称为构件。 (例证 )l 变形：构件尺寸与形状的变化弹性变形：外力解除后可消失的变形塑性变形： 外力解除后不能消失的变形l 破坏 显著的塑性变形和断裂。构件与构件的力学响应l 失稳 原有平衡形式的丧失。9第一章第一章 绪论绪论重庆綦江彩虹桥 断裂 强度问题强度问题10第一章第一章 绪论绪论变形刚度问题刚度问题11第一章第一章 绪论绪论南京电视台脚手架失稳南京电视台脚手架失稳平衡状态的丧失平衡状态的丧失 稳定性问题稳定性问题12第一章第一章 绪论绪论Tacoma 海峡新桥Tacoma 海峡大桥 1940年破坏13第一章第一章 绪论绪论经济性 安全性价格 重量 性能使用材料的类型与数量破坏 变形 失稳强度 刚度 稳定性14第一章第一章 绪论绪论保证 构件安全性的指标l 强度强度 构件在外力作用下抵抗破坏的能力；l 刚度刚度 构件在外力作用下抵抗变形的能力；l稳定性稳定性 构件在外力作用下保持原有平衡形式的能力 。构件安全工作的基本要求：具有足够的强度、刚度与稳定性 材料力学的任务： (解决安全性与经济性的矛盾 )研究构件在外力作用下变形、内部受力与破坏的规律，为合理设计构件提供强度、刚度与稳定性 分析的基本理论与方法。15第一章第一章 绪论绪论合理设计 解决矛盾的方法16第一章第一章 绪论绪论材料力学的研究对象杆件，简单杆系，某些形状与受力都较简单的板壳v 杆件：l b,h轴线 横截面v 板壳：ta,b中面17第一章第一章 绪论绪论讨论：仅研究杆件，有何意义？栋梁、骨架、中流砥柱由简单到复杂18第一章第一章 绪论绪论 杆件变形的基本形式轴向拉伸与压缩扭转 弯曲19第一章第一章 绪论绪论 杆件的组合变形P压弯组合 弯扭组合PH20第一章第一章 绪论绪论材料力学发展史反映了人类认识与改造自然的历史 1-2 材料力学发展简史材料力学发展简史 从古代人类开始建筑房屋的时候起，人们就觉察到有必要获得有关建筑材料强度的知识，以便作出决定构件安全尺寸的法则。21第一章第一章 绪论绪论中国古代有关材料力学的应用赵州桥 隋朝试弓定力图 东汉22第一章第一章 绪论绪论1103年，李诫在 营造法式 大木作制度 指出：“ 凡梁之大小，各随其广分为三份，以二份为厚 ” 23第一章第一章 绪论绪论中国古代力学史的启示自豪：世界文明发源地之一遗憾：少有完整科学理论24第一章第一章 绪论绪论材料力学在近代的发展伽利略像1638年：材料力学的开端 关于两种新科学的对话 开创了用实验观察 假设 逻辑证明与实验验证 形成科学理论 的方法25第一章第一章 绪论绪论 关于两种新科学的对话 伽利略讨论了几何相似结构物体的强度问题：一个小型方尖塔、柱子，无论平放或者直立都不会发生断裂的危险，而那些很大的则在稍微触动下都很容易崩散破碎 26第一章第一章 绪论绪论伽利略总结：无论是人工的或天然的结构物，都不可能将尺寸增加到非常大；同样也不可能将船只、宫殿或庙宇造得非常巨大而能使它们的船桨、庭院、梁、铁螺栓以及其他部件都能结合在一起；自然界也不能生出异乎寻常的大树，因为树枝在其本身重量作用下是会折断的；因此徜若人的、马的或其他动物的身体高度增加得异常高，那末这些动物的骨胳组织就不可能结合在一起来完成其正常机能；因为 高度增加 只能由较平常的骨胳 更硬更强力的材料 或者借放大骨胳才能达到目的，这样会改变它们的形体，以至使它们的形状变成一个怪物 。如果缩小一物体的尺寸，该物体的 强度并不按同样比例减小 ；实际上物体愈小，它的相对强度反愈提高。因此，一只小狗也可能在它的背上驮起三只同它一样大的狗；但是我相信一匹马就甚至连一匹和它一样大的马也驮不起。 27第一章第一章 绪论绪论实心轴空心轴伽利略讨论空心梁的强度：因不须增加重量而能大大提高强度，故在工艺上应用很广。 在自然界更为普遍，象这类例子实在太多。例如鸟类的骨骼和很轻的但能高度抗弯和抗断裂的各种芦草秆。一根麦秆所负载的麦穗较整个麦杆要重得多，如果麦秆是用同样多的材料作成实心形状，那末它将减低其抗弯和抗断裂的能力。一根空心枪杆或一根木制或金属制的管子比同长度同重量的实心杆要强得多，这是一个已在实际应用中被证实的 经验 。28第一章第一章 绪论绪论胡克的弹性实验装置1678年： 发现 “ 胡克定律”雅各布 .伯努利，马略特：得出了有关梁、柱性能的基础知识，并研究了材