16材料力学基本概念p

,序,关于材料力学2.简史,16,1.任务2.研究对象3.基本假设外力内力应力位移，应变基本变形,第一章材料力学基本概念,关于期中考试,内容理论力学静力学受力图，平衡方程1，2，3章运动学点的合成运动，刚体运动6，7，8章动力学三个普遍定理（综合应用）10，11，12章,时间11周待定,题型书上例题，留过习题,注意注重基本概念理论力学期末仍考,材料力学,参考书,材料力学解题指导及习题集清华材料力学刘鸿文主编材料力学单辉祖编材料力学孙训芳方孝淑关来泰编,第1章材料力学基本概念,1.1材料力学的任务和研究对象1任务建立杆件设计的力学条件主要力学条件强度条件杆件不破坏的承载条件,破坏,断裂显著塑性变形,刚度条件设计要求的变形条件稳定性条件结构平衡状态不会被破坏的承载条件,安全可靠经济合理,2008.3.11国道209线K3262+208处钢架桥被压塌限重15T,车重110T,强度问题,2007.6.15佛山九江大桥被撞坍塌200m,强度问题,2002.11.19.巴哈马籍油轮“威望号”断裂沉没,强度问题,强度问题,容器爆裂,刚度问题,钻床,刚度问题,强度问题刚度问题,稳定问题,稳定问题,钢厂房平面外失稳,2研究对象等截面直杆,轴线axis,横截面crosssection,形心,杆件的几何特征,曲杆,变截面直杆,杆件类型bar,等截面直杆,等截面直杆的表示方法,轴线,杆件的物理特征都是变形体两类变形弹性变形外力撤掉，变形消失塑性变形外力撤掉，变形不能完全消失,需注意有些适用于刚体的概念、原理和方法，对于变形体未必适用,静力等效不再适用,求反力-正确求变形-AC段正确CB段不正确,例分析二者是否等效,应注意不要随意改变力的作用方式和作用位置,平衡方程仍然适用,1.2材料力学基本假设,一、建立理想弹性体模型的必要性微观上看，材料是不连续、不均匀的，也是各向异性的在宏观上，可以认为材料是连续、均匀的，部分工程材料是各向同性的,灰口铸铁的显微组织,球墨铸铁的显微组织,普通钢材的显微组织,优质钢材的显微组织,二、材料力学基本假设,连续性假设材料连续无孔隙continuityassumption均匀性假设材料各处性质相同homogenizationassumption各向同性假设任意方向材料性质相同isotropyassumtion4.小变形假设变形远小于构件尺寸便于用变形前的尺寸和几何形状进行计算,计算简化精度够用,1.3内力截面法,一、内力internalforce1.附加内力的概念外力作用后，物体内部任意相邻两部分原有相互作用力发生改变，这个改变量称为附加内力附加内力会引起杆件破坏和变形,假想截开,附加内力,外力,平衡,平衡,附加内力,附加内力外力引起连续分布（不一定均匀分布）各点数值无法直接计算只有搞清所有各点附加内力的数值后，才内确定危险点,外力,内力主矢3个未知数内力主矩3个未知数空间力系平衡方程6个可解外力已知时附加内力的合力可求（矢量）,内力主矩,内力主矢,外力,2.内力通常指横截面上附加内力向截面形心简化所得主矢和主矩在三个坐标轴方向的分量（共六个）,内力FNFSyFSzTMyMz,代数量,二、截面法methedofsection求内力的基本方法,用一虚构平面沿所求截面假想将结构截成两部分，利用任意一部分的平衡方程求出该截面内力原理整体平衡，任意局部也必平衡注意计算内力与外力有关，所以不要随意改变原外力的作用位置和作用方式,1.概念,应力分布内力在一点的集度,1.4应力stress,FS,FN,K点正应力,K点切应力,定义,法向分量,切向分量,正应力垂直于截面normalstress切应力位于截面内（剪应力）shearstress,单位Pa,1Pa=1N/m2常用单位MPa,1MPa=106Pa,2.正应力和切应力,1.5位移变形应变,一、位移displacement线位移一点空间位置的改变矢量投影为代数量单位m,mm,受力前,受力后,A点线位移,角位移一个面方位的改变单位rad,A面角位移,位移计算是材力的重要内容之一,二、变形deformation,变形的描述尺寸改变形状改变变形计算是材力重要内容之一问题如何描述各点的变形?,三、应变strain,线应变(linearstrain)一点在某方向上尺寸改变程度的描述切应变(shearingstrain)过一点两互相垂直截面的角度改变可用来描述形状改变,x方向平均线应变,一点x方向线应变,线应变,无量纲代数量伸长变形为正,直角改变量,=+,切应变,变形后,无量纲单位rad,微元体element直六面体,例1已知变形前线段AB长200mm,变形后为AB，求A点xyAB(平均值),解,变形后,变形前,为小量时,错误解法,例2习题1.3求橡皮直、平方向的平均切应变,解法1,解法2,不用,受力前,直角改变量,=0,例3习题1-4求A、B、C三点的切应变,A,B,C,=,=2,变形前,变形后,1.6杆件变形的基本形式,1.轴向拉伸和压缩axialtensionorcompression,拉伸,压缩,2.剪切shear,3.扭转torsion,联轴器,轴,4.平面弯曲planebending,材力方法解决杆件强度和刚度问题的基本思想第一步按杆件受力和变形建立4个基本模型先研究它们的应力和变形第二步再用简单模型的结论解决各种复杂问题,小结,1.材料力学的任务研究杆件的强度条件，刚度条件，稳定性条件2.材料力学研究对象等截面直杆研究对象为变形体，不再是刚体应注意适用于刚体的概念、原理和方法，用于变形体时是否适用，如静力等效等,3.材料力学基本假设连续性假设均匀性假设各向同性假设小变形假设,4.内力是附加内力的主矢分量和主矩分量可用截面法计算，计算时不要随意改变外力,5