绪论及基本概念课件

1 材料力学主要研究杆件的强度 刚度和稳定性等问题 以理论分析为基础 培养学生将工程实际问题提炼成力学问题 即力学建模 从而进行求解的能力以及实验技能 发挥其他课程不可替代的综合素质教育作用 为后续课程的学习打下坚实的基础 材料力学研究什么 2 3 4 5 8 1 1材料力学的任务 结构物和机械由构件组成 第一章绪论及基本概念 9 第一章绪论及基本概念 结构物实例 10 对构件在荷载作用下正常工作的要求 具有足够的强度 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 第一章绪论及基本概念 11 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 第一章绪论及基本概念 12 塑形变形示例 第一章绪论及基本概念 13 塑形变形示例 第一章绪论及基本概念 14 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 第一章绪论及基本概念 15 第一章绪论及基本概念 弹性变形示例 16 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态的平衡 偏心受压直杆 第一章绪论及基本概念 17 理想中心压杆 第一章绪论及基本概念 18 第一章绪论及基本概念 理想中心压杆 19 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 第一章绪论及基本概念 20 1 2材料力学与生产实践的关系 赵州桥 石拱桥 595 605年建 充分利用石料的压缩强度 安澜竹索桥 宋代建 1964年改为钢缆承托的索桥 充分利用竹材的拉伸强度 第一章绪论及基本概念 21 通过实验建立理论的初期 伽利略 G Galileo 1638年提出计算梁强度的公式 但结论不正确 胡克 R Hooke 1678年发表根据实验得出的物理定律 胡克定律 第一章绪论及基本概念 22 材料力学是随生产的发展而建立的关于强度 刚度和稳定性计算的理论 生产实践 科学实验 材料力学 第一章绪论及基本概念 23 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 第一章绪论及基本概念 24 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 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甚小 甚至可以略去不计 第一章绪论及基本概念 各向同性假设 固体内各点沿各方向的力学性质完全相同 25 小变形假设 远小于构件的最小尺寸 在研究构件的平衡和运动时按变形前的原始尺寸进行计算 以保证问题在几何上是线性的 这样 计算得到了很大的简化 26 27 1 4杆件的几何特性 第一章绪论及基本概念 杆件 纵向尺寸 长度 远比横向尺寸大得多的构件 板和壳 构件一个方向的尺寸 厚度 远小于其它两个方向的尺寸 块件 三个方向 长 宽 高 的尺寸相差不多的构件 28 直杆 轴线为直线的杆曲杆 轴线为曲线的杆等截面直杆 横截面的形状和大小不变的直杆 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 29 1 5杆件变形的基本形式 轴向拉伸或轴向压缩 第一章绪论及基本概念 受力特征变形特征 30 剪切 第一章绪论及基本概念 受力特征变形特征 31 剪切变形 32 扭转 第一章绪论及基本概念 受力特征变形特征 33 第一章绪论及基本概念 扭转变形 34 弯曲 F1 F2时 从而亦有FA FB 车轴的AB部分不受剪切 纯弯曲 而车轴的外伸部分既受弯又受剪 横力弯曲 第一章绪论及基本概念 受力特征变形特征 35 第一章绪论及基本概念 弯曲变形 36 工程中常用构件在荷载作用下 大多为几种基本变形形式的组合 组合变形 第一章完 第一章绪论及基本概念 37 赵州桥世界上现存最早 跨度最大的空腹式单孔圆弧拱石桥 位于中国河北省赵县 跨洨水 原名安济桥 俗称大石桥 隋开皇十五年至大业元年 595 605年 由匠人李春修建 净跨37 02m 矢高7 23m 桥面宽9m 拱由28券 窄拱 并列组成 大拱券上两端各建有两个小拱 净跨分别为2 85m和3 81m 以减轻桥身自重和增大泄洪面积 由于桥位良好 基底应力适宜 千余年来虽经多次洪水和地震 桥身基本完好 该桥构思精巧 造型稳重 是世界桥梁史上的杰作 1961年定为中国全国重点文物保护单位 第一章绪论及基本概念 38 安澜索桥安澜索桥是国家重点文物保护单位 相传始建于李冰建都江堰的战国末期 宋代时重建 历史上这座桥曾毁坏过几次 当时的政府均马上加以重修 这座桥原为一座竹索桥 现已改建成钢索桥 只是表面进行了仿竹木处理 全桥有九墩八孔 长340m 宽1 4m 高13m 第一章绪论及基本概念 39 胡克 HookeRobert 1635 1703年 胡克1635年出生于英格兰怀特岛清水村 1653年到牛津大学作工读生 1655年成为玻意耳的助手 由于他的实验才能 1662年被任命为皇家学会的实验主持人 1663年获硕士学位 同年被选为皇家学会正式会员 又兼任了学会陈列室管理员和图书管理员 1665年任格雷姆学院几何学教授 1667 1683年任学会秘书并负责出版会刊 1703年在伦敦逝世 17世纪英国优秀的物理学家和天文学家 他的成就是多方面的 在光学和引力研究方面仅次于牛顿 而作为科学仪器的发明者和设计者 在当时是无与伦比的 第一章绪论及基本概念 40 1665年 胡克提出了光的波动学说 将光振动的传播同水波的传播相比较 1672年 他进一步指出 光振动可以垂直于光传播的方向 他还研究了云母片的颜色 确认光现象随着云母片厚度的变化而变化 胡克根据弹簧实验的结果 于1678年得出了胡克定律 即在比例极限内 弹性物体的应力与应变成正比 1674年 胡克根据修正的惯性原理 以及离开太阳的离心力同向着太阳的吸引力之间的平衡 提出了行星运动的理论 胡克的主要著作有 显微检测法 哲学实验与观察 等 第一章绪论及基本概念 41 伽利略 GalileoGalilei 1564 1642年 意大利物理学家 天文学家 生于意大利北部佛罗伦萨一个贵族的家庭 1581年入比萨大学学医 主张研究自然界必须进行系统的观察和实验 是近代实验科学与机械唯物主义的奠基者之一 通过实验 推翻了向来奉为权威的亚里士多德关于 物体下落的速度和重量成比例 的学说 还发现物体的惯性定律 摆振动的等时性 抛体运行定律 并确定了伽利略相对性原理 因而被认为是经典力学和实验物理的先驱 第一章绪论及基本概念 42 1