理论力学绪论

1、1材材 料料 力力 学学 B B主讲：白若阳北京理工大学宇航学院力学系中关村校区：中心教学楼 135良乡校区：理学楼 周一：2-A203 09:5012:15周三：2-A203 08:0009:352材材料料力力学学B 绪绪论论BRY绪 论1 学时一、关于材料力学一、关于材料力学力的变形效应（内效应）力的变形效应（内效应） 刚体是理想化的模型，假设固体受力后不变形。 在外力作用下，固体发生或大或小的变形变形（包括尺寸和尺寸和形状形状的变形），即所谓的力的变形效应（内效应）变形效应（内效应）。构件构件 机械或工程结构的各组成部分，统称为构件构件。 例如：轴、梁、柱、杆。机床的轴、汽车的叠板弹簧、

2、房屋的梁和柱、桁架结构中的杆等。材料力学材料力学 固体力学的一个分支，研究的内容是构件（主要是杆件）在外力作用下，产生的内力、变形以及破坏的规律。3材材料料力力学学B 绪绪论论BRY 工程实际中，构件受到载荷作用，要保证构件能正常、安全地工作，必须解决以下 3 个问题：变形固体静力学要解决变形固体静力学要解决 3 个方面的问题个方面的问题1. 强度强度2. 刚度刚度3. 稳定性稳定性指构件承受外力而不发生破坏破坏的能力。 例如：房屋倒塌、飞机坠落、高压容器爆破等都是由于强度不够所导致。指构件抵抗变形变形的能力。 若变形过大，即使构件没有破坏，但也不能正常工作。 例如：机床主轴变形过大，会影响加

3、工精度。指构件保持原有平衡平衡形式的能力。 例如：千斤顶的螺杆，应保持原有的直线平衡形式，若载荷过大，突然变弯，为失稳，丧失承载能力。4安全与经济的矛盾安全与经济的矛盾 为使构件具有足够的强度、刚度和稳定性，可以加大构件的截面尺寸、选用优质材料，可以提高承载能力，但材料质量增加，成本提高，浪费材料。 安全与经济的矛盾。 构件的截面形状与承载能力也有关系。 设想若截面面积不变，将自行车大梁做成实心圆柱，其强度、刚度、稳定性都会减小很多。变形固体静力学的任务变形固体静力学的任务 研究构件的破坏准则与变形规律，了解材料的力学性能，从而建立构件满足强度、刚度和稳定性要求所需要的条件，为既安全又经济地设

4、计构件（选用材料，确定截面形状、尺寸）提供必要的理论基础和计算方法。材材料料力力学学B 绪绪论论BRY5材材料料力力学学B 绪绪论论BRY二、材料力学的基本假设二、材料力学的基本假设 变形固体的性质很多，研究的角度不同，侧重面也不同。变形固体静力学从宏观角度研究问题忽略微观上的差异变形固体静力学的力学模型，对变形固体作如下假设：变形固体静力学的力学模型，对变形固体作如下假设：1. 连续性假设连续性假设 组成变形固体的物质密实地充满了其所占据的空间，内部不存在空隙。即认为固体是连续介质连续介质。 根据这一假设，各类物理量均可表示为空间坐标的连续连续函数函数，并可运用数学分析工具进行微分、积分等运

5、算，且变形固体在变形前后均保持连续性。62. 均匀性假设均匀性假设 变形固体在外力作用下，产生的力学响应（即材料力学性能）与空间位置无关。材材料料力力学学B 绪绪论论BRY 因而变形固体内任意一点处任意一点处的力学性质力学性质（机械性质）是相同相同的。根据这一假设，可用试件的局部局部材料性质取代整个整个构件，也可以将整个整个构件的材料性质代以微小的部分微小的部分，任取材料试样进行试验以测定该种材料的力学性能参数。3. 各向同性假设各向同性假设 变形固体在任意点处的宏观力学性能都与材料的空间取向无关，即固体沿任何方向任何方向的力学性质力学性质都是相同的相同的。 例如：金属、玻璃、塑料等。 沿不同

6、方向力学性质不同的材料称为各向异性材料各向异性材料。 例如 ：竹子、木材、叠层板等。7材材料料力力学学B 绪绪论论BRY4. 小变形假设小变形假设 构件的变形极其微小。 变形的尺寸构件的最小原始尺寸，不考虑变形前后的几何尺寸变化。三、材料力学的研究对象三、材料力学的研究对象 在工程实际中，形状多种多样的构件按其几何特点可分为具有一维尺寸的杆件杆件、二维尺寸的板或壳板或壳和三维尺寸的块块体体三类。 材料力学的研究对象材料力学的研究对象主要是杆件及由杆件组成的简单杆杆件及由杆件组成的简单杆系结构系结构。 其他两类构件（二维尺寸的板或壳板或壳和三维尺寸的块体块体）及较为复杂的杆系结构则属于弹性力学弹

7、性力学及结构力学结构力学的研究领域。8材材料料力力学学B 绪绪论论BRY四、材料力学的性质及分析方法四、材料力学的性质及分析方法 材料力学材料力学是与工程实际有紧密联系的各类工程技术学科的基础，掌握了材料力学的基本知识和研究方法，就为进一步学习工科各领域的专业课程工科各领域的专业课程铺平了道路。 材料力学的分析方法材料力学的分析方法是在实验实验的基础上对问题作合理的假设假设，将复杂的实际问题简化简化并运用力学基本原理力学基本原理和数学运数学运算算工具，得出便于工程应用便于工程应用的理论结果和计算公式。 依照这些结论对工程中的构件进行受力、变形和失效分析，为其选择适当的材料，设计合理的截面形状尺

8、寸，使构件达到既安全又经济的设计目标。因此，材料力学本身与工程实际有非常紧密的联系，在航空、航天、机械、土木、交通、兵器、材料等各工程技术领域都有广泛的实际应用。9材材料料力力学学B 绪绪论论BRY五、材料力学课程的学习方法五、材料力学课程的学习方法 材料力学的研究方法既要用到力学的基本原理和理论结果，又要结合实验结果并考虑到工程实际因素进行合理简化与假设，因此是一门实践性很强的工程技术基础课程实践性很强的工程技术基础课程。 学习材料力学的方法学习材料力学的方法：(1) 深刻理解基本理论和基本概念，特别注意它们与工程实际的联系，尤其是与工程背景有关的基本假定和合理的简化；(2) 灵活掌握基本研

9、究思路和基本计算方法，熟悉并理解其工程应用背景，避免单纯死记硬背公式；(3) 注意归纳整理典型实例，举一反三，提高运用基本方法解决工程实际问题的能力等。10材材料料力力学学B 绪绪论论BRY六、课程的学时安排及具体要求六、课程的学时安排及具体要求材料力学课程的学时安排材料力学课程的学时安排80学时 理论课程 72 学时；实验课程 8 学时上课要求上课要求作业要求作业要求实验课实验课考试要求考试要求奖励奖励每旷课一次扣3分每迟到或早退一次扣1分上课时认真听讲积极思考缺交一次作业扣1分独立认真完成作业随机抽查点名写小论文奖励13分参加力学竞赛加分20%75%期末考试采取闭卷形式5%实验课程单独考查

10、11材材料料力力学学B 绪绪论论BRY材料力学课程的平时学习要求的补充规定材料力学课程的平时学习要求的补充规定 1. 有关请假的规定：(1) 事假：原则规定不得请事假，但因公差或特殊情况必须有学院准批（领导签字或盖公章）申请；(2) 病假：必须有校医院（或上级医院）准批病休诊断；(3) 凡请假者必须在上课前提交申请或诊断，经任课教师批准后方可生效，不符合上述规定的一律不得准假。 2. 平时上课随机抽查点名或课堂小测验中，冒充替代他人者每次扣10分。 3. 抄袭作业者（包括部分抄袭）（无论是抄袭者还是被抄袭者）第一次扣5分，第二次扣10分，第三次扣除全部平时成绩20分。12材材料料力力学学B 绪绪论论BRY 4. 若在课堂上抄袭作业（包括部分抄袭）（无论是抄袭者还是被抄袭者） ，一经发现，扣除15分。 5. 结构设计大赛（+2，+4，+6，+8，+10，+12 分原则）。 6. 全国周培源杯力学竞赛（+1