材料力学 教学课件 ppt 作者 原方 原方_材料力学_第一章_绪论

材 料 力 学MECHANICS OF MATERIALS材料力学课程性质材料力学是一门重要的技术（专业）基础课程。是基础课向专业课过渡的一座桥梁 。知识大厦专 业 基 础 课材料力学与工程的关系 材料力学广泛应用于各个工程领域中，如众所周知的飞机、飞船、火箭、火车、汽车、轮船、水轮机、气轮机、压缩机、挖掘机、拖拉机、车床、铇机、铣机、磨床、杆塔、井架、锅炉、贮罐、房屋、桥梁、水闸、船闸等数以万计的机器和设备、结构物和建筑物，在工程设计中都必须用到材料力学的基本知识。对于某些工程如化学工程，由于客观条件的苛刻，如：高温、高压、低温、低压、易燃、易爆、腐蚀、毒性对于机器和设备的力学设计将提出更高的要求。因此对于各类高等工业大学的学生和实际工程中的工程师们都必须具备扎实的材料力学知识。 基础、实用第一章 绪 论主要内容：第 1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 1.4 内力与应力 1.5 变形与应变 1.6 杆件变形的基本形式 第 1章 绪论1-1 材料力学的任务1-1 材料力学的任务工程构筑物（如机械或建筑物）中承受、 传递 荷 载 而起骨架作用的部分，称 为 工程 结 构 ， 简 称 为结 构。 组 成机械或建筑物的每一 组 成部分， 则 称 为 零件 或 构件 。第 1章 绪论结构物实例第 1章 绪论对构件在荷载作用下正常工作的要求 .具有足 够 的 强 度 强 度是指构件抵抗破坏（断裂或塑性 变 形）的能力。荷 载 作用下不断裂，荷 载 去除后不 产 生 过 大的永久 变 形 (塑性 变 形 )F FaF F钢 筋b第 1章 绪论美国的 Tacoma老 桥 于 1940年 11月 7日因 风 力引起的振 动而 产 生断裂第 1章 绪论荷 载 未作用 时塑形 变 形示例荷 载 作用下F荷 载 去除后第 1章 绪论2. 具有足 够 的 刚 度 刚 度是指构件抵抗 变 形的能力。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第 1章 绪论3. 满 足 稳 定性要求 稳 定性是指构件保持原有形状下平衡形 态 的能力。 对 于理想中心 压 杆是指荷 载 作用下杆件能保持原有形 态 的平衡。偏心受压直杆第 1章 绪论理想中心 压 杆第 1章 绪论理想中心 压 杆第 1章 绪论在 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 。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 问题第 1章 绪论 从理 论 和 试验 两方面，研究构件的内力、 应 力和 变 形，在此基 础 上 进 行 强 度、 刚 度和 稳 定性 计 算，以便合理地选择 构件的尺寸和材料。 选择 构件尺寸和材料的原 则 ： 经济 、安全 （合理 设计 ）第 1章 绪论合 理 设 计第 1章 绪论合理设计同一根矩形截面的木梁 (或其它材料 )在兩种不同的放置方式情况下，其刚度差异很大。第 1章 绪论 汽车的前桥和后桥，以前都设计为平直的，当汽车承受载荷之后，桥轴变弯，两轮胎发生侧转之后形成八字形，不利于行驶，并且在转弯时，轮胎将连滑带滚，增大了轮胎的磨损。 现在的载重汽车， 桥轴先设计成上弓形 ，即使承受了载荷，也有一定的上弓度，减少了轮胎在转弯时的磨损，增加了使用寿命。第 1章 绪论1-2 变形固体及其基本假设材料在荷 载 作用下都会 产 生 变 形 尺寸改 变 和形状改变 可 变 形固体 。对 可 变 形固体的基本假 设 ： . 连续 性假 设 无空隙、密 实连续 。(1) 从受力构件内任意取出的体 积单 元内均不含空隙；(2) 变 形必 须满 足几何相容条件， 变 形后的固体内既无“空隙 ”，亦不 产 生 “挤 入 ”现 象。据此：第 1章 绪论 . 均匀性假 设 各点 处 材料的力学性能相同。 对 常用工程材料，尚有各向同性假 设 。 . 各向同性假 设 各向同性假 设 即 认为 物体材料的力学性能在任一方向都相同。沿不同方向力学性能不同的材料，称 为 各向异性材料，如 纤维 增 强 复合材料、木材和胶合板等。第 1章 绪论1-3 外 力 外力 对于所研究的构件来说，其它物体作用于该构件上的力均为外力。第 1章 绪论外力的分类 外力的分类第 1章 绪论 载荷 (load) 作用于构件上的主动力 体积力 连续分布在物体内各点的力 面积力 作用于物体表面上的力 面分布力 连续分布于物体表面某一面积上的力 线分布力 沿着物体某一轴线上分布的力 集中力 若作用面积远小于物体整体尺寸或线性分布长度远小于轴线长度 静载荷 若载荷从零开始缓慢增加到某值后保持不变或变化很小 动载荷 随时间而变化的载荷 冲击载荷 由于物体运动状态瞬时发生突然变化而引起的载荷 交变载荷 随时间而发生周期性变化的载荷第 1章 绪论1-4 内力与 应 力 内力 物体因受外力而变形，其内部各部分之间相对位置将发生改变而引起的相互作用就是内力。 第 1章 绪论 内力是由外力引起的，内力随外力的变化而变化，外力增大，内力也增大，当内力达到一定值时构件就要破坏 , 外力去掉后内力将随之消失。 构件中的内力总是与构件的变形相联系的，内力总是与变形同时产生的。内力作用的趋势总是力图使受力构件恢复原状，内力对变形起抵抗和阻止的作用。第 1章 绪论 欲知构件某截面上的内力大小，请用截面法求之。内力为连续分布力第 1章 绪论一截（切） 、二代、三平衡X=0 Mx=0 Y=0 My=0Z=0 Mz=0六个内力分量可以用六个平衡方程来求得第 1章 绪论六个内力分量分别称为：轴力 FN(nomal force)剪力 Fx、 Fy(Fs ： shearing force)扭矩 Mx （