最新材料力学课件合集（上海交通大学）(可编辑)

最新材料力学课件合集（上海交通大学）材料力学MECHANICSOFMATERIALS第一章绪论上海交力学是数学的乐通园,大因为我们在这里获学得了数学的果实。LEONARDODEVINCISJTU材料力学MECHANICSOFMATERIALS第一章绪论第一章绪论使用SI国际单位制第二章杆件的内力分析基本单位第三章应力和应变长度单位米M第四章应力应变关系质量单位千克KG第五章轴向受力杆件时间单位秒S第六章强度理论与疲劳导出单位第七章扭转其它力学等量的单位。上第八章梁的弯曲应力海第九章梁的弯曲变形交第十章压杆稳定通第十一章能量法第十二章疲劳大学SJTU材料力学MECHANICSOFMATERIALS第一章绪论本章目的介绍课程性质、与其它课程及生产实践关系明确课程任务。基本要求明确材料力学的研究对象、内容、方法及目的明确材料力学的研究对象、内容、方法及目的区别变形体与刚体,正确理解变形固体的基本假设、约束条上区别变形体与刚体,正确理解变形固体的基本假设、约束条件及其作用和意义载荷的形式件及其作用和意义载荷的形式海交复习力系的平衡条件复习力系的平衡条件通建立分离体和分离体图的概念建立分离体和分离体图的概念大引进应力和应变概念引进应力和应变概念学引进静定与超静定概念引进静定与超静定概念SJTU材料力学MECHANICSOFMATERIALS第一章绪论材料力学的任务理论力学分析力学多刚体力学一般力学。材料力学物力弹性力学理断裂力学学学上固体力学。海流体力学交计算流体研究物体上的力、物通动力学体在力作用下的力学流体力学。大行为响应、响应材料力学是固体力学机理以及力与响应之学的重要分支之一。间的关系SJTU材料力学MECHANICSOFMATERIALS第一章绪论材料力学的任务2材料力学与生产实践的关系工程结构和机械的组成单元构件MEMBERMEMBER构件作用承力和或传递运动MOTION。和MOTION构件设计与应用中需要科学处理的问题构件在外力或外荷载LOADLOAD下将产生怎样的1上力学行为MECHANICALBEHAVIORMECHANICALBEHAVIOR或响应RESPONSERESPONSE海响应将会对构件工作产生怎样的影响2交如何保证构件安全、正常工作通3如何合理解决构件安全与经济间的矛盾大以上是构件设计与应用中必然遇到和必须学解决的问题。材料力学因此而建立和发展。SJTU材料力学MECHANICSOFMATERIALS第一章绪论发展简史发展简史古时建筑物的建设,主要凭经验和模仿。文艺复兴时期LEONARDODAVINCI,铁丝受拉等试验。十七世纪GALILEO,TWONEWSCIENCE为材料力学开端,上开辟了试验与理论计算新途径。海ROBERTHOOKE,力与变形之间的关系。交JACOBBERNOULLI所有的力必须满足力的平衡关系2物体变形应满足几何关系无空隙无重叠。物体的变形必须满足上变形协调关系海交通大3学力与变形的关系物理关系,由材料力学性能决定。SJTU材料力学MECHANICSOFMATERIALS第一章绪论能量原理,实验方法能量原理LAGRANGE体系当构件受到外荷载作用而产生变形时,荷载作用点产生一定位移,在此过程中,外荷载做功同时构件内将存储一定的变形能DEFORMATIONENERGY。DEFORMATIONENERGY根据能量原理可建立寻求力、变形或位移的有效方法。上海一定条件下,能量法与力学三大原交理存在等价性。通实验方法大材料实验研究材料的破坏机理获得其力学性能及行为。学构件实验实测构件的力学响应验证理论。SJTU材料力学MECHANICSOFMATERIALS第一章绪论材料力学的任务外荷载过大时可能导致构件丧失工作能力,称为失效。构件失效的三种主要形式1构件破坏RUPTURERUPTURE断裂,丧失承载能力上海交通大学SJTU材料力学MECHANICSOFMATERIALS第一章绪论材料力学的任务2构件变形过大,影响正常工作3构件失稳BUCKLING指细长压杆或薄壁构件在外载下处于一种BUCKLING不稳定的平衡状态,丧失承载能力。上海交通大学SJTU材料力学MECHANICSOFMATERIALS第一章绪论材料力学的任务材料抵抗断裂或破坏的能力称为其强度STRENGTH。STRENGTH构件抵抗变形的能力称为其刚度STISTIFFNESSFFNESS。压杆抵抗失稳的能力称为其稳定性STABILITY。STABILITY上利用力学原理来分析构件或简单结构的内海力、变形等力学行为,根据失效准则FAILURE交CRITERION对杆,轴,梁等构件进行设计,使通它们能满足强度,刚度和稳定性要求,这就是大学材料力学的任务。SJTU材料力学MECHANICSOFMATERIALS第一章绪论变形固体的基本假设研究方法建立理想材料模型多晶体金属材料不同材料的内部结构和性质各异,表现出的宏观性质也不同。由材料学知晶体材料内部由许许多多晶粒组成,且每个晶粒内质点如原子按一定的规则排列,多数金属如此上缺陷气孔、晶界、夹杂及位错等海非晶材料质点无规则堆积,如玻璃,高分子材料交又如高分子材料多由短和长纤维或杂通乱的分子长链缠结而成。大问题相当复杂,需要略去其次要因素,学抽象出反映问题本质的理想材料模型。SJTU材料力学MECHANICSOFMATERIALS第一章绪论变形固体的基本假设材料性质均匀化处理材料学中将晶粒、纤维和分子长链称为材料的基本组织单元,其尺寸远远小于相应宏观构件的尺寸。材料微观结构具有不均匀和不连续性,上基本组织单元也会表现出各向异性。海由于宏观结构由无数个随机排交列的基本组织单元组成,其性能可通采用统计平均值作均匀化处理。大学SJTU材料力学MECHANICSOFMATERIALS第一章绪论变形固体的基本假设基本假设1均质性HOMOHOMOGGENEOUSENEOUS材料在其所占有空间内各处具有相同的物质和相同的物质结构特性2连续性CONTINUICONTINUITTYY材料在其所占有空间内充满物质,即内部结构密实3各向同性ISOTROPIC材料在其所占有空间内各方向具有相ISOTROPIC上同的力学性质海4小变形SMALLDEFORMATION构件的变形远小于构件的原始SMALLDEFORMATION交尺寸。小变形可使问题线性化或简化计算。通多数工程用金属和建筑材料符合上述假设。但明显的宏观大非均匀如夹层材料、非连续如大空隙松散材料及各向学异性如木材,复合材料材料,大变形情况除外。SJTU材料力学MECHANICSOFMATERIALS第一章绪论变形固体的基本假设“连续、均匀、非连续材料各向同性”材料上海交通大学各向异性材料各向异性材料非均匀材料SJTU材料力学MECHANICSOFMATERIALS第一章绪论常见的承力构件4研究对象构件形状多样,尺寸不一,材料种类繁多,外部因素复杂。研究对象主要研究处于静力平衡下的杆件BARBAR类构件。本课程大多研究静力平衡下的物体忽略加载速率及构件加速度影响。上某方向长度方向尺寸远大于其它杆件的几何特征海方向垂直于长度方向尺寸。交轴SHAFT如杆BARSHAFT柱COLUMN梁BEAMBARCOLUMNBEAM通大学SJTU材料力学MECHANICSOFMATERIALS第一章绪论常见的承力构件4研究对象复杂机械中的杆件类部件。上海交通大学SJTU材料力学MECHANICSOFMATERIALS第一章绪论常见的承力构件横截面杆件的几何要素横截面CROSSSECTION轴线CROSSSECTION沿垂直于杆长度方向的截面轴线CENTROIDALAXISCENTROIDALAXIS形心各横截面形心的连线。轴线与横截面相互垂直。上杆件分类海直杆轴线为直线。交曲杆轴线为曲线。通等截面杆等横截面。大变截面杆学横截面渐变或突变。SJTU材料力学MECHANICSOFMATERIALS第一章绪论常见的承力构件材料力学基本理论基于等直杆而建立,并可近似应用于缓变、阶梯杆,以及小曲率曲杆。其它典型形状的受力构件上块体BLOCK各方向尺寸相当。BLOCK海板PLATEPLATE交某方向尺寸远小于另两方向尺寸,且中面为平面。通壳SHELLSHELL大某方向尺寸远小于另两方向尺寸,且中面为曲面。学将在其它相关课程中研究。SJTU材料力学MECHANICSOFMATERIALS第一章绪论载荷的形式荷载LOADSLOADS线荷载SURFACELOAD外界沿构件QSQA表面曲线分布的作用力。S面荷载SURFACELOAD外界在构件表面上分布的作用力。体荷载BODYBODYLOALOADD外界物体通过面分布荷载线分布荷载上非接触而施加于构件上的力。海分布荷载DISTRIBUTEDLOAD作用于DISTRIBUTEDLOADFQV交构件表面或体域内各质点上的分布力。通C集中荷载CONCENTRACONCENTRATEDLOADTEDLOAD荷载大作用域远小于构件整体域而理想W学化于一点的力。体分布荷载集中荷载SJTU材料力学MECHANICSOFMATERIALS第一章绪论载荷的形式线分布载荷集中载荷上海交通大学SJTU材料力学MECHANICSOFMATERIALS第一章绪论载荷的形式按大小随时间变化情况分类静荷载STATICLOAD逐渐施加且速率STATICLOADF可忽略准静态的荷载或在相T当长时间内大小不变的荷载。动荷载DYNAMICLOAD大小随时间明显DYNAMICLOAD变化。如冲击IMPACT荷载周期性IMPACT变化的荷载循环荷载CYCLICLOADCYCLICLOAD等。上周期荷载作用下,材料产生破坏的机理与静荷载下的完全不同,通常称为疲劳FATIGUE破坏。海FATIGUE交按位置随时间变化情况分类通固定荷载FIXEFIXEDLOADDLOAD作用位置不随时间变化的荷载。大活荷载LIVELOADLIVELOAD在构件上移动的学荷载。SJTU材料力学MECHANICSOFMATERIALS第一章绪论载荷的形式材料力学中,主要考虑固定静荷载的情况。对动荷载,只是研究简单的冲击和周期荷载作用下的疲劳问题。不考虑移动载荷的问题。力的单位力荷载广义力,即包括力与力偶。上3力的单位牛顿N,或千牛顿KN,1KN10N海力偶的单位牛顿米NM或千牛顿米KNM交线分布荷载单位长度上的力或力偶。N或NM/M通2面分布荷载单位面积上的力或力偶。N或NM/M大3体分布荷载单位体积上的力或力偶。N或NM/M学SJTU材料力学MECHANICSOFMATERIALS第一章绪论约束与约束反力2约束CONSTRAINTCONSTRAINT与约束反力CONSTRAINTFORCECONSTRAINTFORCE阻止移动,必产生一反力阻止转动,必产生一反力偶矩。对受共面力系COPLANARFORCES的构件,常见约束及反力如下COPLANARFORCES约约束束上简化为海简化为FFRYRYYY交反反力通X力XFRX大学可动铰链MOVABLEHINGEORROLLERMOVABLEHINGEORROLLER固定铰链FIXEDHINGEFIXEDHINGESJTU材料力学MECHANICSOFMATERIALS第一章绪论约束与约束反力反约约NN束力束Y简化为FRY反M力RFRXFRX光滑面FRICTIONLFRICTIONLEESSSURFACESSSURFACE约束约束固定CLAMPED约束CLAMPED约束上海刚性连接RIGIDCONNECTIONRIGIDCONNECTIONF交RYMRMR通FRXFRXFFRX大FRXRY约束FF反RYRY反力约学力束内铰链INTERNALHINGEINTERNALHINGE连接连接SJTU材料力学MECHANICSOFMATERIALS第一章绪论约束与约束反力SS约F束RS约束YY约束反力反反X力X柔性FLEXIBLE约束力FLEXIBLE约束FKMK上RNR海弹性ELASTIC约束ELASTIC约束Y交通XM大可动固定MOVABLEMOVABLERFRYCLAMPED约束CLAMPED约束学约束反力SJTU材料力学MECHANICSOFMATERIALS第一章绪论约束与约束反力支座位移与约束反力位移支座约束反力UVFFMXY000固定支座BBB上海000B定铰支座BB交通动铰支座000BBB大学000自由端BBBSJTU材料力学MECHANICSOFMATERIALS第一章绪论约束与约束反力受空间力系的构件,有相应空间约束形式。不再赘述。上海交通空间固端SPACECLAMPEDSPACECLAMPED约束大空间铰链SPACEHISPACEHINGENGE连接学SJTU材料力学MECHANICSOFMATERIALS第一章绪论力系的平衡条件力的平衡BALANCEOFFORCESBALANCEOFFORCESF0确保物体沿直线或曲线路径无移动或加速运动。力矩的平衡BBALANCEOFMOMENTSALANCEOFMOMENTSM0O确保物体无转动。对选定的直角坐标系OXYZ,平衡条件可写成上海FF00,F0XYZ交MM00,M0XYZ通对受共面力系的构件如所有力位于XY面内,平衡条件为大M0FF00,学OXYSJTU材料力学MECHANICSOFMATERIALS第一章绪论力系的平衡条件对一变形体,应用平衡条件时可以不必考虑其微小的变形。对一刚体,力的可移性原理及静力等效原理可随意应用。FFF对一变形体,不能随意应用力的可移性原理及静力等效原理去改上变力的作用点及作用方式。2FAFA海交通FFF大AA学SJTU材料力学MECHANICSOFMATERIALS第一章绪论分离体和分离体图3分离体的平衡从平衡体中分离的任何分离体均应处于平衡状态。分离体图FR