材料力学：第一章绪论

第一章 绪论力学研究所力学研究所刘军刘军第一章 绪论绪论第一章 绪论q 材料力学的研究对象q 材料力学的任务材料力学的任务q 可变形固体的性质及其基本假设可变形固体的性质及其基本假设q 内力、截面法和应力的概念内力、截面法和应力的概念q 变形与应变变形与应变q 杆件变形的基本形式第一章 绪论工程结构工程结构 ：工程中各种结构的统称。：工程中各种结构的统称。包括：机械结构、土木结构、水利与水电结构包括：机械结构、土木结构、水利与水电结构、火电站与核电站结构、核反应堆结构、航空、火电站与核电站结构、核反应堆结构、航空航天结构、化工结构以及电器、电子元件结构航天结构、化工结构以及电器、电子元件结构等等。等等。结构构件结构构件 ： 工程结构的组成部分（工程结构的组成部分（ element of structure），简称为），简称为 构构 件件 （ element）。）。包括各种零件、部件、元件、器件等等。包括各种零件、部件、元件、器件等等。一 . 材料力学的研究对象第一章 绪论一 . 材料力学的研究对象 构件分类根据构件的几何形状及几何尺寸可以将它们归根据构件的几何形状及几何尺寸可以将它们归属于杆、板、壳或体。属于杆、板、壳或体。第一章 绪论 材料力学以材料力学以 “梁、杆梁、杆 ”为主要研究对象为主要研究对象第一章 绪论第一章 绪论二 . 材料力学的任务材料力学的任务在满足强度、刚度、稳定性的要求在满足强度、刚度、稳定性的要求下，以最经济的代价，为构件确定合下，以最经济的代价，为构件确定合理的形状和尺寸，选择适宜的材料，理的形状和尺寸，选择适宜的材料，而提供必要的理论基础和计算方法。而提供必要的理论基础和计算方法。第一章 绪论强度强度杆件在外载作用下，抵抗断裂或过量塑性变杆件在外载作用下，抵抗断裂或过量塑性变 形的能力形的能力 刚度刚度杆件在外载作用下，抵抗弹性变形的能力杆件在外载作用下，抵抗弹性变形的能力 稳定性稳定性杆件在压力外载作用下，保持其原有平衡状态杆件在压力外载作用下，保持其原有平衡状态的能力的能力 第一章 绪论强度：强度： 构件的抗破坏能力构件的抗破坏能力第一章 绪论强度问题强度问题第一章 绪论刚度刚度 是指构件或零部件具有的另一种能力：是指构件或零部件具有的另一种能力：在确定的外力作用下，其弹性变形或位移不在确定的外力作用下，其弹性变形或位移不超过工程允许范围的能力超过工程允许范围的能力 .第一章 绪论刚度：构件的抗变刚度：构件的抗变形能力。形能力。第一章 绪论第一章 绪论第一章 绪论稳定性：构件保持原有平衡状态的能力稳定性：构件保持原有平衡状态的能力第一章 绪论第一章 绪论第一章 绪论思考题 1-1 世贸大厦倒塌的原因是什么？第一章 绪论强度强度 不因发生断裂或塑性变形而失效；不因发生断裂或塑性变形而失效；刚度刚度 不因发生过大的弹性变形而失效；不因发生过大的弹性变形而失效；稳定性稳定性 不因发生因平衡形式的突然转不因发生因平衡形式的突然转变而失效。变而失效。第一章 绪论三三 .可变形固体的性质及其基本假设可变形固体的性质及其基本假设连续性假设： 物质密实地充满物体所在空间，毫无空隙。均匀性假设：物体内，各处的力学性质完全相同。第一章 绪论普通钢材的普通钢材的显微组织显微组织微观不连续微观不连续 ，宏观连续，宏观连续 。均匀连续问题均匀连续问题第一章 绪论各向同性假设：组成物体的材料沿各方向的力学性质完全相同。（这样的材料称为各项同性材料；沿各方向的力学性质不同的材料称为各项异性材料。）小变形假设 ： 材料力学所研究的构件在载荷作用下的变形与原始尺寸相比甚小，故对构件进行受力分析时可忽略其变形。第一章 绪论球墨铸铁的球墨铸铁的显微组织显微组织微观各向异性，宏观各向同性微观各向异性，宏观各向同性第一章 绪论四 .内力、截面法和应力内力物体内部有外力引起的某一部分与另一部分件相互作用的力第一章 绪论1. 截面法的基本步骤： 截开 ：在所求内力的截面处，假想地用截面将杆件一分为二。 代替 ：任取一部分，其弃去部分对留下部分的作用，用作用在截开面上相应的内力（力或力偶）代替。 平衡 ：对留下的部分建立平衡方程，根据其上的已知外力来计算杆在截开面上的未知内力（此时截开面上的内力对所留部分而言是外力）。截面法第一章 绪论应力应力 分布内力在一点的集度分布内力在一点的集度第一章 绪论工程构件，大多数情形下，内力并非均工程构件，大多数情形下，内力并非均匀分布，集度的定义不仅准确而且重要，因匀分布，集度的定义不仅准确而且重要，因为为 “ 破坏破坏 ” 或或 “ 失效失效 ” 往往从内力集度最往往从内力集度最大处开始。大处开始。应力就是单位面积上的内力应力就是单位面积上的内力 ?第一章 绪论一般情形下的横截面上的附加分布内力，总可以一般情形下的横截面上的附加分布内力，总可以分解为两种：作用线垂直于截面的；作用线位于横截分解为两种：作用线垂直于截面的；作用线位于横截面内的。面内的。分布内力在一点的集度，称为分布内力在一点的集度，称为 应力应力 (stresses)。作用线垂直于截面的应力称为作用线垂直于截面的应力称为 正应力正应力 (normal stress)， 用希腊字母用希腊字母 表示；作用线位于截面内的应力称为表示；作用线位于截面内的应力称为切应力切应力 或或 剪应力剪应力 (shrearing stress)， 用希腊字母用希腊字母 表示表示。应力的单位记号为。应力的单位记号为 Pa或或 MPa