材料力学(I)第一章

1、材材 料料 力力 学学 电电 子子 教教 案案1第一章第一章 绪论及基本概念绪论及基本概念 1- -1 材料力学的任务材料力学的任务1- -2 材料力学与生产实践的关系材料力学与生产实践的关系1- -3 可变形固体的性质及其基本假设可变形固体的性质及其基本假设1- -4 杆件的几何特性杆件的几何特性1- -5 杆件变形的基本形式杆件变形的基本形式材材 料料 力力 学学 电电 子子 教教 案案理论力学理论力学变形固体变形固体材料力学属材料力学属固体力学固体力学研究研究刚体刚体， 研究研究力力与与运动运动的关系。的关系。材料力学材料力学研究研究变形体变形体，研究研究力力与与变形变形的关系。的关系。

2、l 构件构件: : 工程结构或机械的各组成部分。工程结构或机械的各组成部分。材材 料料 力力 学学 电电 子子 教教 案案构件的分类：构件的分类：杆；杆； 板、壳体；板、壳体； 块体。块体。构件构件: : 工程结构或机械的各组成部分。工程结构或机械的各组成部分。材材 料料 力力 学学 电电 子子 教教 案案l 对构件的对构件的三项三项基本要求基本要求u 构件应具有足够的构件应具有足够的抵抗破坏抵抗破坏的能力。的能力。u 构件应具有足够的构件应具有足够的抵抗变形抵抗变形的能力。的能力。u 构件应具有足够的构件应具有足够的保持其原有平衡状态保持其原有平衡状态的能力。的能力。材材 料料 力力 学学

3、电电 子子 教教 案案1）研究构件的强度、刚度和稳定性；）研究构件的强度、刚度和稳定性；2）研究材料的力学性能；）研究材料的力学性能；3）为合理解决工程构件设计中）为合理解决工程构件设计中安全性安全性与与经济性经济性之间的矛盾提供力学方面的依据。之间的矛盾提供力学方面的依据。大量的工程问题需要用到材料力学的理论和方法。大量的工程问题需要用到材料力学的理论和方法。材材 料料 力力 学学 电电 子子 教教 案案材材 料料 力力 学学 电电 子子 教教 案案材材 料料 力力 学学 电电 子子 教教 案案前起落架锁连杆安装螺栓(销子)发生断裂。材材 料料 力力 学学 电电 子子 教教 案案高层建筑高层

4、建筑材材 料料 力力 学学 电电 子子 教教 案案大型桥梁大型桥梁承力柱承力柱桥面桥面拉杆拉杆缆索缆索江阴长江大桥材材 料料 力力 学学 电电 子子 教教 案案江阴长江大桥江阴长江大桥缆索缆索长度可调的拉杆长度可调的拉杆防撞护栏防撞护栏材材 料料 力力 学学 电电 子子 教教 案案材材 料料 力力 学学 电电 子子 教教 案案大型桥梁大型桥梁材材 料料 力力 学学 电电 子子 教教 案案大型水利工程设施大型水利工程设施长长江江三三峡峡工工程程材材 料料 力力 学学 电电 子子 教教 案案海洋石油钻井平台海洋石油钻井平台材材 料料 力力 学学 电电 子子 教教 案案l 与理论力学的关系与理论力学

5、的关系理论力学中对理论力学中对刚体模型刚体模型得到的原理和方法，得到的原理和方法，对材料力学中的对材料力学中的变形体变形体是否可用？是否可用？例如：平衡原理与平衡方法；力系的等效与简化。例如：平衡原理与平衡方法；力系的等效与简化。理论力学是材料力学的基础。理论力学是材料力学的基础。理论力学的研究模型是理论力学的研究模型是刚体刚体；材料力学的研究模型是材料力学的研究模型是变形体变形体。l 材料力学的后续课程材料力学的后续课程材材 料料 力力 学学 电电 子子 教教 案案l 材料力学的后续课程材料力学的后续课程钢结构钢结构混凝土砌体结构，混凝土砌体结构，结构力学，结构力学，弹性力学弹性力学,材材

6、料料 力力 学学 电电 子子 教教 案案18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第一章 绪论及基本概念绪论及基本概念 材材 料料 力力 学学 电电 子子 教教 案案19通过实验建立理论的初期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第一章 绪论及基本概念绪论及基本概念 材材 料料 力力 学学 电电 子子 教教 案案20 材料力学是随生产的发展而建立的关于强度、材料力学是

7、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。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第一章 绪论及基本概念绪论及基本概念 材材 料料 力力 学学 电电 子子 教教 案案在材料力学中，对变形固体作如下在材料力学中，对变形固体作如下假设假设：灰口铸铁的显微组织灰口铸铁的显微组织球墨铸铁的显微组织球墨铸铁的显微组织认为整个物体所占空间内毫无空隙地充满物质。认为整个物体所占空间内毫无空隙地充满物质。材材 料料 力力 学学 电电 子子 教教 案案普通钢材的显微组织普通钢材的显微组织优质钢材的显微组织优质钢材的显微组织认为物体内的任何部分，其力学性能相同、均匀分布。认为物体内的任何

8、部分，其力学性能相同、均匀分布。：认为物体在各个不同方向上的力学性能相同。认为物体在各个不同方向上的力学性能相同。材材 料料 力力 学学 电电 子子 教教 案案认为构件的变形认为构件的变形极其微小极其微小，比构件本身尺寸要小得多。，比构件本身尺寸要小得多。2 2 在在变形分析变形分析时，可时，可以直线代曲线以直线代曲线。1 1 在列在列平衡方程平衡方程求力时，可忽略变形，仍用求力时，可忽略变形，仍用变形前变形前的形状和尺寸。的形状和尺寸。 原始尺寸原理原始尺寸原理小变形小变形的要点：的要点：材材 料料 力力 学学 电电 子子 教教 案案24直杆 曲杆主要几何因素：横截面、轴线等截面杆和变截面杆

9、第一章第一章 绪论及基本概念绪论及基本概念 材材 料料 力力 学学 电电 子子 教教 案案25. 轴向拉伸或轴向压缩第一章第一章 绪论及基本概念绪论及基本概念 材材 料料 力力 学学 电电 子子 教教 案案26. 剪切第一章第一章 绪论及基本概念绪论及基本概念 材材 料料 力力 学学 电电 子子 教教 案案27. 扭转第一章第一章 绪论及基本概念绪论及基本概念 材材 料料 力力 学学 电电 子子 教教 案案28. 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第一章 绪论及基本概念绪论及基本概念 材材 料料 力力 学学 电电

10、子子 教教 案案29 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。烟囱(压缩+横力弯曲)齿轮传动轴(扭转+水平面内横力弯曲+竖直面内横力弯曲)厂房吊车立柱(压缩+纯弯曲)第一章第一章 完完第一章第一章 绪论及基本概念绪论及基本概念 材材 料料 力力 学学 电电 子子 教教 案案30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(595605年)由匠人李春修建。净跨 37.02 m，矢高7.23 m，桥面宽9 m。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2.85 m

11、和3.81 m)，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。第一章第一章 绪论及基本概念绪论及基本概念 材材 料料 力力 学学 电电 子子 教教 案案31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340 m,宽1.4 m ，高13 m。第一章第一章 绪论及基本概念绪论及基本

12、概念 材材 料料 力力 学学 电电 子子 教教 案案32胡克（Hooke Robert,16351703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，16671683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。

13、第一章第一章 绪论及基本概念绪论及基本概念 材材 料料 力力 学学 电电 子子 教教 案案33 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。第一章第一章 绪论及基本概念绪论及基本概念 材材 料料 力力 学学 电电 子子 教教 案案34伽利略（Galileo Galilei,15641642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