第一章 材料力学基本概念

1材料力学Mechanics of Materials长沙理工大学土建学院文海霞*12QQ： 229999269手机： 1387497970523材料力学 ：研究材料的 强度 、 刚度 和 稳定性问题。其研究对象是 变形体 ，是变形体力学。34第 1章 材料力学基本概念第 2章 杆件的内力分析第 4章 杆件的应力及强度计算第 3章 截面图形的几何性质 第 5章 杆件的变形与刚度计算45第 6章 应力应变状态分析第 7章 强度理论第 9章 压杆的稳定性第 8章 组合变形 第 10章 能量方法第 12章 扭转和弯曲的补充问题第 11章 动载荷与交变应力 56第一章 材料力学基本 概念 1-1 材料力学的任务 1-2 材料力学的 基本假设 1-3 外力、内力与截面法 1-4 应 力与应变 1-5 杆件变形的基本形式67 1-1 材料力学的任务结构物 (机械 )由 构件 (零件 )组成 。一、基本概念1.结构（机械）和构件（零件） 1-1 材料力学的任务主架、吊臂、操作室、配重。78荷载未作用时荷载去除后荷载作用下F荷载去除后弹性变形 塑性变形 1-1 材料力学的任务2.变形 : 弹性 变形和 塑性 变形893.构件的承载能力 . 具有足够的 强度 构件抵抗破坏的能力。F FaF F钢 筋b 1-1 材料力学的任务破坏形式： 断裂或者产生明显的塑性变形910美国的 Tacoma(塔科马 )老桥 于 1940年 11月 7日因风力引起的振动而产生断裂 1-1 材料力学的任务断裂破坏1011荷载未作用时荷载作用下F荷载去除后明显的塑性变形 1-1 材料力学的任务1112 . 具有足够的 刚度 荷载作用下的弹性变形不超过工程允许范围。荷载未作用时荷载去除后荷载作用下F 1-1 材料力学的任务1213理想中心压杆. 满足 稳定性 要求 对于理想中心压杆是指荷载作用下杆件能保持原有形式的平衡。 1-1 材料力学的任务13141.材料力学的任务： 满足上述 强度、刚度和稳定性 要求同时，尽可能选用合适材料和降低材料消耗量，以节约投资成本。 （ 安全与经济 ）。材料力学包含的两个方面理论分析实验研究测定材料的力学性能；解决某些不能全靠理论分析的问题二、材料力学的任务 1-1 材料力学的任务1415A4复印纸在自重作用下产生明显变形折叠后变形明显减小2.生活实例 1-1 材料力学的任务1516自行车的主要受力部件均由薄壁钢管制成为什么不用实心的钢筋做呢 ? 1-1 材料力学的任务1617 1-2 材料力学的基本假设材料在荷载作用下都会产生变形 尺寸改变和形状改变 可变形固体 。 . 连续性假设 无空隙、密实连续。一、可变形固体二、对可变形固体的基本假设 1-2 材料力学的基本假设1718 . 均匀性假设 各点处材料的 力学性能 相同。. 各向同性假设 一点处材料沿各个方向的力学性能相同。 . 小变形假设 构件在承受荷载作用时，其变形与构件的原始尺寸相比很小，有时甚至可以略去不计。 1-2 材料力学的基本假设1819 5-3 外力、内力与截面法2.作用过程 静载荷 ：载荷不随时间变化 ; 动载荷 ：载荷随时间变化。1.作用方式 表面力 ：集中力、分布力 （ 线分布、面分布、体分布 ） ; 体积力 ：自重、惯性力。一、外力1. 作用在构件上的 载荷 和 约束力 统称为 外力 。2. 外力的分类 1-3 外力、内力与截面法1920二、内力因为各点之间原来存在着相互作用力，使杆件保持着一定的形状。由于外力的作用，各点的位置发生相对变化，相互作用力也要发生相应的变化。这种因外力作用而引起的杆件各点间产生相对位移的力称为 附加内力 ，即材料力学要研究的内力。1. 内力的概念2. 内力的特点内力随着外力的产生而产生，内力成对出现，且等直反向，并作用在构件的 两个不同部分 上。 1-3 外力、内力与截面法2021 三、截面法 ： 截、取、代、平 1-3 外力、内力与截面法CC点通常取 截面形心2122空间一般问题内力分量有 6个。轴力 ： FN；扭矩 ： T；剪力 ： Fsy , Fsz ；弯矩 ： My, Mz ；xyz空间一般问题内力分量有 几 个？ 1-3 外力、内力与截面法CC2223答 ： 3个。轴力 ： FN； 剪力 ： FS； 弯矩 ： M 1-3 外力、内力与截面法平面一般问题内力分量有 几 个？2324直杆 曲杆主要几何因素：横截面、轴线等截面杆 和 变截面杆四、杆件的几何特性 1-3 外力、内力与截面法2425 1-4 应力与应变一、应力 1-4 应力与应变：受力构件上 某一截面 上 某一点 的内力集度。25261.应力是受力构件上某一截面上某一点处定义的；2.应力是矢量：正应力以 拉 为 正 ， 压 为 负 ；切应力以对所取研究对象内任一点产生 顺 时针矩为 正 ，反之为负。3.应力的量纲及单位 量纲： 1-4 应力与应变2627二、应变单元体棱边长度的相对变化量。帕 (Pa)、 千帕 (kPa) 、 兆帕 (MPa) 、吉帕 (GPa) 单位：1kPa=103 Pa 1MPa=106 Pa 1GPa=109 Pa线 （ 正 ） 应变切 （ 角、剪 ） 应变 单元体两条相互垂直的棱边所夹直角的改变量。1Pa=1N/m2 1-4 应力与应变(无量纲 )2728变形前变形后单元体棱边长度的相对变化量。线应变（正应变） 1-4 应力与应变2829切应变（剪应变、角应变） 直角的