材料力学的基本概念.ppt

第二篇材料力学 第五章材料力学的基本概念 材料力学 研究物体受力后的内在表现 即 变形规律和破坏特征 一 材料力学的任务 二 材料的基本假设 三 内力 应力和截面法 四 变形和应变 材料力学的基本概念 五 杆件变形的基本形式 A4复印纸在自重作用下产生明显变形 折叠后变形明显减小 材料力学的基本概念 5 1 材料力学的任务 桥梁结构 材料力学的基本概念 材料力学的基本概念 一 对构件的承载能力要求具有足够的强度构件在外载作用下 抵抗破坏的能力 例如储气罐不应爆破 破坏 断裂或变形过量不能恢复 具有足够的刚度构件在外载作用下 抵抗可恢复变形的能力 例如机床主轴不应变形过大 否则影响加工精度 满足稳定性要求构件在某种外载作用下 保持其原有平衡状态的能力 例如柱子不能弯等 材料力学的基本概念 上面提到了术语1 构件 组成机械的零件或构筑物的杆件统称为构件2 结构 由构件组成的体系 工程结构是工程实际中采用的结构3 载荷 构件和结构承受的负载或荷重4 变形 在载荷的作用下 构件的形状及尺寸发生的变化称为变形 材料力学的基本概念 强度 刚度 稳定性 材料力学的基本概念 二 材料力学的任务 在满足强度 刚度 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 而提供必要的理论基础和计算方法 材料力学的基本概念 1 强度 构件的抗破坏能力 材料力学的基本概念 2 刚度 构件的抗变形能力 材料力学的基本概念 构件保持原有平衡状态的能力 3稳定性 材料力学的基本概念 工程结构的强度 刚度和稳定问题 材料力学的基本概念 材料力学的基本概念 材料力学的基本概念 三 材料力学的作用 承前启后的阶段性1 后续的力学 其它的变形体力学 学好材料力学对学习其他变形体力学的奠基作用结构力学 弹性力学 塑性力学 断裂力学 流体力学2 后续的专业课程建筑结构机械设计结构设计原理3 有助于学习其它工程 土木 机械 航空 航天 交通 运输 材料 生物 工程 仪表等4 今后工程工作中直接受益 材料力学的基本概念 5 2材料的基本假设 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 材料力学的基本概念 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 材料力学的基本概念 一 外力及分类 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 5 3内力 截面法和应力 材料力学的基本概念 三 求内力的方法 截面法 1 截 2 取 3 代 4 平 二 内力 外力作用引起构件内部的附加相互作用力 材料力学的基本概念 例 求图示梁指定截面上的内力 材料力学的基本概念 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 四 应力 平均应力 某范围内单位面积上内力的平均集度 材料力学的基本概念 5 4变形和应变 材料力学的基本概念 材料力学的基本概念 对于构件任一点的变形 只有线变形和角变形两种基本变形 分别由线应变和角应变来度量1 线应变 应变 材料力学的基本概念 线应变 即单位长度上的变形量 无量纲 其物理意义是构件上一点沿某一方向变形量的大小2 角应变切应变 即一点单元体两棱角直角的改变量 无量纲 材料力学的基本概念 5 5杆件变形的基本形式 构件的分类杆件 板壳 块体 材料力学的基本概念 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 材料力学的基本概念 拉压变形 拉 压 剪切 扭转 弯曲