[工学]第9次课材料力学01绪论.ppt

1 引言 目录 1 材料力学的任务2 变形固体的基本假设3 外力 内力及应力的概念4 位移 变形及应变的概念5 构件的分类杆件的基本变形 目录 2 桥梁结构 1 材料力学的任务 二 目录 3 航空航天 目录 4 强度 即抵抗破坏的能力 刚度 即抵抗变形的能力 稳定性 即保持原有平衡状态的能力 构件的强度 刚度和稳定性不仅与构件的形状有关 而且与所用材料的力学性能有关 因此在进行理论分析的基础上 实验研究是完成材料力学的任务所必需的途径和手段 构件的承载能力 目录 材料力学的任务 5 四川彩虹桥坍塌 目录 6 目录 美国纽约马尔克大桥坍塌 7 目录 1 材料力学的任务 8 目录 9 目录 比萨斜塔 10 2 变形固体的基本假设 三 连续性假设 认为整个物体体积内毫无空隙地充满物质 在外力作用下 一切固体都将发生变形 故称为变形固体 而构件一般均由固体材料制成 故构件一般都是变形固体 均匀性假设 认为物体内的任何部分 其力学性能相同 各向同性假设 认为在物体内各个不同方向的力学性能相同 目录 11 小变形与线弹性范围 远小于构件的最小尺寸 所以通过节点平衡求各杆内力时 把支架的变形略去不计 计算得到很大的简化 目录 12 3 外力 内力及应力的概念 四 外力 按外力作用的方式 体积力 是连续分布于物体内部各点的力 如物体的自重和惯性力 面积力 如油缸内壁的压力 水坝受到的水压力等均为分布力 若外力作用面积远小于物体表面的尺寸 可作为作用于一点的集中力 如火车轮对钢轨的压力等 按时间 分布力 集中力 静载 动载 缓慢加载 a 0 快速加载 a 0 或冲击加载 目录 13 外力作用引起构件内部的附加相互作用力 求内力的方法 截面法 1 切 2 留 3 代 4 平 内力 目录 14 目录 15 一点的应力 当面积趋于零时 平均应力的大小和方向都将趋于一定极限 得到 应力的国际单位为Pa1N m2 1Pa 帕斯卡 1MPa 106Pa1GPa 109Pa 应力总量P可以分解成 垂直于截面的分量 正应力平行于截面的分量 切应力 应力 目录 平均应力 某范围内单位面积上内力的平均集度 16 4 位移 变形及应变的概念 五 目录 17 5 构件的分类杆件的基本变形 六 构件的分类 杆件 板壳 块体 杆件 直杆 折杆 曲杆 等截面直杆 变截面直杆 等截面折杆 变截面折杆 等截面曲杆 变截面曲杆 目录 18 拉压变形 拉 压 剪切 扭转 弯曲 剪切变形 杆件的基本变形 目录 19 扭转变形 弯曲变形 目录 20 第一章轴向拉伸与压缩 目录 21 第一章拉伸与压缩 1 1工程实际中的轴向拉伸和压缩问题 1 2轴向拉伸和压缩时的内力 1 3截面上的应力 1 4轴向拉伸和压缩时的变形 1 5拉伸和压缩时材料的力学性质 1 6轴向拉伸和压缩时的强度计算 1 7拉伸和压缩静不定问题 1 8应力集中的概念 1 9变形能的概念 目录 目录 22 1 1工程实际中的轴向拉伸和压缩问题 2 1 目录 23 目录 24 目录 25 目录 26 特点 作用在杆件上的外力合力的作用线与杆件轴线重合 杆件变形是沿轴线方向的伸长或缩短 杆的受力简图为 目录 27 目录 28 1 2轴向拉伸和压缩时的内力 1 轴力 横截面上的内力2 截面法求轴力 切 假想沿m m横截面将杆切开留 留下左半段或右半段代 将抛掉部分对留下部分的作用用内力代替平 对留下部分写平衡方程求出内力即轴力的值 2 2 目录 29 3 轴力正负号 拉为正 压为负4 轴力图 轴力沿杆件轴线的变化 由于外力的作用线与杆件的轴线重合 内力的作用线也与杆件的轴线重合 所以称为轴力 2 2 目录 30 已知F1 10kN F2 20kN F3 35kN F4 25kN 试画出图示杆件的轴力图 例题2 1 解 1 计算各段的轴力 AB段 BC段 CD段 2 绘制轴力图 目录 31 西工大 目录 32 1 3截面上的应力 横截面上的应力 杆件的强度不仅与轴力有关 还与横截面面积有关 必须用应力来比较和判断杆件的强度 2 3 目录 33 横截面上的应力 目录 34 横截面上的应力 目录 35 横截面上的应力 目录 36 横截面上的应力 目录 37 横截面上的应力 该式为横截面上的正应力 计算公式 正应力 和轴力FN同号 即拉应力为正 压应力为负 圣文南原理 目录 38 横截面上的应力 目录 39 例题2 2 图示结构 试求杆件AB CB的应力 已知F 20kN 斜杆AB为直径20mm的圆截面杆 水平杆CB为15 15的方截面杆 解 1 计算各杆件的轴力 设斜杆为1杆 水平杆为2杆 用截面法取节点B为研究对象 45 目录 40 2 计算各杆件的应力 目录 41 1 4轴向拉伸和压缩时的变形 一纵向变形 二横向变形 钢材的E约为200GPa 约为0 25 0 33 E为弹性摸量 EA为抗拉刚度 泊松比 横向应变 2 7 目录 42 目录 43 目录 44 例题2 6 AB长2m 面积为200mm2 AC面积为250mm2 E 200GPa F 10kN 试求