第一章 材料力学绪论1

材 料 力 学目 录第一章 绪论及基本概念第二章 轴向拉伸和压缩第三章 剪切 第四章 扭转第五章 弯曲应力 第六章 梁弯曲时的变形 第七章 应力状态和强度理论 第八章 组合变形 第九章 压杆稳定 第十章 能量法及其应用第十一章 动荷载 交变应力 附录 I 截面的几何性质第一章 绪论及基本概念1 -2 变形固体及其基本假设 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 1 -1 材料力学的任务1 -1 材料力学的任务人们的生活中离不开力学问题，现代生活中常见的建筑物和构筑物都有材料力学问题，如：当今时代，各式各样的建筑和机械，均需满足安全性、适应性、经济性、舒适性、艺术性等要求； 安全是第一位 的。 对于建筑来说，实现这一要求，靠结构设计，而结构设计的理论基础则是力学。 一、材料力学的任务结构 ：指建筑物中承受荷载、起骨架作用的部分。如工业与民用建筑中的梁柱，公路、铁路上的桥梁，水坝，电视塔等 。构件 ： 组成结构物和机械的单个组成部分称为 构件。（ 零件） 1 -1 材料力学的任务在满足 强度、刚度和稳定性 的要求下，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，为构件设计提供必要的理论基础和计算方法。材料力学的任务 ：在满足 强度 、 刚度 和 稳定性 的要求下，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，为构件设计提供必要的理论基础和计算方法。1. 强度 构 件在荷载作用下，抵抗破坏（断裂或过量塑性变形）的能力。【 荷载： 主动作用在结构物或机械上的力称为 荷载 。如风力、自重、爆破力、机械转动时零件相互之间的摩擦力等等。】 2. 刚度 构 件在荷载作用下，抵抗变形的能力。3. 稳定性 构 件在荷载作用下，保持其原有平衡状态的能力。保证构件的安全工作刚度 保证构件的正常工作安全 经济特例：破坏强度稳定性二、材料力学的研究方法在材料力学中，我们研究某一问题时，也和其他科学一样，有实验、假设、理论分析及验证等过程。材料力学不是单纯的理论运算，而是理论与实践紧密联系相互交错着的，因此 实验分析 和 理论研究 同是材料力学解决问题的方法。工程构件的强度、刚度和稳定性问题强度 不因发生断裂或塑性变形而失效；刚度 不因发生过大的弹性变形而失效；稳定性 不因发生因平衡形式的突然转变而失效。强度问题工程构件的强度、刚度和稳定性问题强度问题强度问题强度问题强度问题 刚度问题强度问题刚度问题稳定问题强度 刚度1 -2 变形固体及其基本假设在理论力学中主要研究物体平衡及运动问题的一般规律，物体的 变形微小不计 ；而材料力学所研究的 强度 和 刚度 等问题，物体的变形是主要因素之一，因此必须考虑，所以 绝对刚体这一概念已经不再适用，认为一切固体都是变形固体。一般固体都具有抵抗外力作用的能力，外力去除后，能恢复其原有的形状和尺寸，变形固体的这种性质称为 弹性 。一、材料力学的研究对象1. 研究对象： 变形固体2. 变形：物体形状和尺寸的改变。变形弹性变形塑性变形变形固体在外力作用下产生的变形，就其变形性质可分为弹性变形与塑性变形。 (1) 弹性变形：指变形体的外力卸去后可消失的变形。实际上自然界中并不存在理想弹性体，由实验知，常用的工程材料如金属、木材等当外力不超过某一限度 (称弹性阶段 )，很接近于理想弹性体，可将它们视为理想弹性体；如果外力超过了这一限度，就要产生明显的塑性变形（称弹塑性阶段） ,即为大变形体。(2) 塑性变形：指外力卸去后，变形不能全部消失而留有 残余变形。卸去外力后能完全恢复原状的物体称为 理想弹性体 。二、变形固体的基本假设：1连续性假设：指材料内部没有空隙，认为物体毫无空隙地充满其整个体积内，即物体是密实的。几何相容条件 : 在正常工作条件下，变形后的物体仍应保持其连续性。即变形后的固体既不引起 “ 空隙 ” ，也不产生 “ 挤入（重叠） ” 现象。也就是变形要协调 一致 。目的：物体内的应力、变形等物理量可以表示为各点坐标的 连续函数 ，从而有利于建立相应的 数学模型 。变形不协调一致变形协调一致2均匀性假设：认为在固体内各点处具有相同的力学性能 。3各向同性假设：认为固体材料沿不同方向具有相同的力学性能。（各向同性材料：常用工程材料如钢、铁、玻璃以及浇注得很好的混凝土等。）说明：材料的力学性能与部位无关。 各向异性材料 材料沿不同方向具有不同的力学性质。如：木材、竹子及层板等。说明：材料的力学性能与方向无关。 不同材料的显微组织灰口铸铁 球墨铸铁普通钢材 优质钢材普通钢材的显微组织微观不连续 ，宏观连续 。微观各向异性，宏观各向同性。微观不均匀，宏观均匀。三、小变形条件（假设） (原始尺寸原理）材料力学研究的内容将限于小变形范围。由于变形很微小，在研究构件的 平衡、运动 等问题时，就可采用构件变形前的 原始尺寸 进行计算；在计算中，变形的高次方项也可忽略不计。认为固体受力后的变形比固体的原始尺寸小得多。FABC1-3 外力及其分类 一、外力的概念二、外力的分类1. 按分布情况 (作用方式 )分外力体积力： 分布于物体的整个体积内，物体内所有质点都受到它