材料力学课件绪论学习教案

1、会计学1材料力学材料力学(ci lio l xu)课件绪论课件绪论第一页，共39页。第一章第一章 绪论绪论(xln)(xln)1-1 1-1 、材料力学简史、材料力学简史1-2 1-2 、材料力学的任务、材料力学的任务1-3 1-3 、变形固体、变形固体(gt)(gt)的基本假设的基本假设1-4 1-4 、外力、内力及应力的概念、外力、内力及应力的概念1-5 1-5 、位移、变形及应变的概念、位移、变形及应变的概念1-6 1-6 、杆件变形的基本形式、杆件变形的基本形式第1页/共39页第二页，共39页。1-1 1-1 、材料力学、材料力学(ci (ci lio l xu)lio l xu)简史

2、简史 传统传统(chuntng)具有柱、梁、檩、椽的木制房屋结构具有柱、梁、檩、椽的木制房屋结构第2页/共39页第三页，共39页。建于辽代（建于辽代（10561056年）的山西年）的山西(shn x)(shn x)应县佛应县佛宫寺释迦塔宫寺释迦塔塔高塔高9 9层共层共67.3167.31米，用木材米，用木材(mci)7400(mci)7400吨吨900900多年来历经数次地震不倒，现存唯一木塔多年来历经数次地震不倒，现存唯一木塔第3页/共39页第四页，共39页。建于隋代（建于隋代（605605年）的河北年）的河北(h (h bi)bi)赵州桥赵州桥桥长桥长64.464.4米，跨径米，跨径37.

3、0237.02米，用石米，用石28002800吨吨第4页/共39页第五页，共39页。1638年年 伽利略伽利略 关于力学和局部运动的两门新科学的对话和数关于力学和局部运动的两门新科学的对话和数学证明的发表学证明的发表 标志着材料力学标志着材料力学(ci lio l xu)开始形成一开始形成一门独立学科门独立学科等强度等强度(qingd)(qingd)梁梁截面形状截面形状空、实心圆柱空、实心圆柱(yunzh)(yunzh)抗弯强抗弯强度比较度比较（1）讨论直杆轴向拉伸问题，得到承载能力与横截面积成正比而与长度无关的正确结论； （2）讨论梁的弯曲强度问题，他认为“空心梁能大大提高强度而无需增加重量

4、”； 第5页/共39页第六页，共39页。桥梁桥梁(qioling)结构结构第6页/共39页第七页，共39页。航空航天航空航天第7页/共39页第八页，共39页。建筑建筑(jinzh(jinzh) )第8页/共39页第九页，共39页。第9页/共39页第十页，共39页。第10页/共39页第十一页，共39页。四川彩虹桥坍塌四川彩虹桥坍塌(tnt)(tnt)第11页/共39页第十二页，共39页。1940年年11月，华盛顿州的月，华盛顿州的Tacoma Narrows 桥（主跨度为桥（主跨度为853米，悬索桥），由于桥面刚度太差，在米，悬索桥），由于桥面刚度太差，在45 mph风速的情形风速的情形(qng

5、 xing)下，产生下，产生“Galloping Gertie”(驰振）。驰振）。第12页/共39页第十三页，共39页。一、任务一、任务(rn wu)(rn wu)1-2 1-2 、材料力学、材料力学(ci lio l (ci lio l xu)xu)的任务的任务 第13页/共39页第十四页，共39页。第14页/共39页第十五页，共39页。第15页/共39页第十六页，共39页。第16页/共39页第十七页，共39页。第17页/共39页第十八页，共39页。3 3、第18页/共39页第十九页，共39页。一对矛盾一对矛盾安全安全用材越少越好用材越少越好经经济济设计出的结构要有承载能力设计出的结构要有承

6、载能力 材料力学的任务材料力学的任务在满足强度、刚度和稳定在满足强度、刚度和稳定性的要求下，为设计既经济又安全的构件，提供必性的要求下，为设计既经济又安全的构件，提供必要要(byo)的理论基础和计算方法。的理论基础和计算方法。1) 1) 荷载、材料一定，计算荷载、材料一定，计算(j sun)(j sun)截面截面积；积；2) 2) 荷载、截面一定，校核是否安全；荷载、截面一定，校核是否安全；3) 3) 材料、截面一定，求许可荷载。材料、截面一定，求许可荷载。三种三种(sn zhn)(sn zhn)强度计算：强度计算：第19页/共39页第二十页，共39页。杆件(bar)第20页/共39页第二十一

7、页，共39页。第21页/共39页第二十二页，共39页。第22页/共39页第二十三页，共39页。1-3 1-3 、变形固体的基本、变形固体的基本(jbn)(jbn)假设假设 在外力作用下，一切固体都将发生变形，故称为变形在外力作用下，一切固体都将发生变形，故称为变形固体。而构件固体。而构件(gujin)(gujin)一般均由固体材料制成，故构件一般均由固体材料制成，故构件(gujin)(gujin)一般都是变形固体。一般都是变形固体。一、变形(bin xng)固体二、变形固体基本假设的提出 在研究构件的强度、刚度和稳定性时，为抽象出力学在研究构件的强度、刚度和稳定性时，为抽象出力学模型，掌握与问

8、题有关的主要属性，常略去一些次要属性模型，掌握与问题有关的主要属性，常略去一些次要属性，对变形固体做出假设。，对变形固体做出假设。第23页/共39页第二十四页，共39页。（1 1）连续性假设）连续性假设(jish)(jish)： 认为组成固体的物质不留空隙地充满了固体的体认为组成固体的物质不留空隙地充满了固体的体积。积。（2 2）均匀性假设：）均匀性假设： 认为在固体认为在固体(gt)(gt)内的任何部位，其力学性能都相内的任何部位，其力学性能都相同。同。（3 3）各向同性假设：）各向同性假设： 认为无论沿任何方向，固体认为无论沿任何方向，固体(gt)(gt)的力学性能都的力学性能都相同。相同

9、。第24页/共39页第二十五页，共39页。（4 4）小变形）小变形(bin xng)(bin xng)假设假设A AB BC CF F12 远小于构件的最小尺寸，远小于构件的最小尺寸，所以通过节点所以通过节点(ji din)(ji din)平衡求平衡求各杆内力时，把支架的变形略去各杆内力时，把支架的变形略去不计。计算得到很大的简化。不计。计算得到很大的简化。第25页/共39页第二十六页，共39页。1-4 1-4 、外力、内力及应力、外力、内力及应力(yngl)(yngl)的概念的概念一、外力一、外力(wil)(wil)：按作用(zuyng)方式体积力体积力: : 是连续分布于物体内部各点的力。

10、是连续分布于物体内部各点的力。表面力表面力分布力分布力 连续作用于物体表面的力。连续作用于物体表面的力。集中力集中力 若外力作用面积远小于物体表面的尺寸，可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。作为作用于一点的集中力。1、概念：指来自构件外部的力。、概念：指来自构件外部的力。按时间静载荷：静载荷：载荷缓慢地由零增加到某一定值，以后保持不变，载荷缓慢地由零增加到某一定值，以后保持不变， 或变化很不显著。或变化很不显著。动载荷：动载荷：交变载荷：随时间作周期性变化的载荷。交变载荷：随时间作周期性变化的载荷。冲击载荷：物体的运动在瞬时内突然变化引起的载荷冲击载荷：物体的运动

11、在瞬时内突然变化引起的载荷。2、分类：、分类：第26页/共39页第二十七页，共39页。 1 1、概念：指由外力作用所引起的、物体内相、概念：指由外力作用所引起的、物体内相邻部分邻部分(b fen)(b fen)之间之间 相互作用力（附加内力相互作用力（附加内力）。）。2 2、求内力的方法、求内力的方法(fngf)(fngf)截面截面法法（1 1）切）切（2 2）去）去（3 3）代）代（4 4）平）平二、内力二、内力(nil)(nil)mm1F2F5F4F3F1F2F5F4F3F1-4 1-4 、外力、内力及应力的概念外力、内力及应力的概念第27页/共39页第二十八页，共39页。F FS SM

12、MF FF FaaFaMFFS1-4 1-4 、外力、内力、外力、内力(nil)(nil)及应及应力的概念力的概念例：求如下(rxi)图所示杆件截面的内力。第28页/共39页第二十九页，共39页。 应力总量应力总量P P 可以分解成可以分解成: : 垂直于截面垂直于截面(jimin)(jimin)的分量的分量正应正应力力 平行于截面平行于截面(jimin)(jimin)的分量的分量切应切应力力三、应力：由外力引起三、应力：由外力引起(ynq)(ynq)的内的内力的集度。力的集度。A4F3FFC4F3FpC（2 2）一点的应力：当面积）一点的应力：当面积(min j)(min j)趋于零时，平均

13、应力的趋于零时，平均应力的大小和方向都将趋于一定极限，得到：大小和方向都将趋于一定极限，得到：dAdFAFp lim0AAFpm（1 1）平均应力平均应力: :单位面积上内力的平均集度。单位面积上内力的平均集度。1-4 1-4 、外力、内力及应力的概念外力、内力及应力的概念第29页/共39页第三十页，共39页。1-51-5、位移、变形、位移、变形(bin xng)(bin xng)及应变的概念及应变的概念F FCCDDEEA AAAC CD DE E位移位移线位移线位移角位移角位移AA 变形变形线变形线变形角变形角变形ECDDCECDDC第30页/共39页第三十一页，共39页。1-51-5、位

14、移、位移(wiy)(wiy)、变形及应、变形及应变的概念变的概念CDCDDCmF FCCDDEEA AAAC CD DE E应变应变线应变（应变）：线应变（应变）：切（角）应变：切（角）应变：CDCDCDDClimECD2limCDCE平均应变：每单位线段长度平均应变：每单位线段长度(chngd)(chngd)的平均伸长或缩的平均伸长或缩短。即：短。即：称称C点沿点沿CD方向方向(fngxing)的线应变。的线应变。称称C点在平面内的切应变。点在平面内的切应变。 第31页/共39页第三十二页，共39页。1-61-6、杆件变形、杆件变形(bin xng)(bin xng)的基本形式的基本形式一、

15、杆件及其分类一、杆件及其分类(fn li)(fn li)：1、概念(ginin)：长度远大于横截面尺寸的构件，称为杆件，简称 为杆。它是工程中最基本的构件。杆件杆件直杆：直杆：曲杆：曲杆：轴线为直线的杆。轴线为直线的杆。轴线为曲线的杆。轴线为曲线的杆。横截面大小和形状不变的直横截面大小和形状不变的直杆。杆。等直杆：等直杆：2、分类：、分类：第32页/共39页第三十三页，共39页。拉压变形拉压变形（1 1）拉伸）拉伸(l (l shn)shn)或压缩或压缩二、杆件的基本二、杆件的基本(jbn)(jbn)变变形：形：实例实例(shl)：起吊重物的钢索、：起吊重物的钢索、活塞杆等。活塞杆等。特点：特

16、点：由大小相等、方向由大小相等、方向相反、作用线与杆件轴线相反、作用线与杆件轴线重合的一对力引起的；重合的一对力引起的；表现：表现：杆件的长度发生伸杆件的长度发生伸 长或缩短。长或缩短。第33页/共39页第三十四页，共39页。剪切变形剪切变形（2 2）剪切）剪切实例：常用的联接件，如键、销钉实例：常用的联接件，如键、销钉(xiodng)、螺栓等。、螺栓等。 特点特点(tdin)：由大小相等、方：由大小相等、方向相反、相互平行的力引起的；向相反、相互平行的力引起的；表现：受剪杆件的两部分沿表现：受剪杆件的两部分沿外力作用方向发生外力作用方向发生(fshng)相对错动。相对错动。第34页/共39页

17、第三十五页，共39页。扭转扭转(nizhun)(nizhun)变形变形（3 3）扭转）扭转(nizhun)(nizhun)实例：汽车的传动轴、电机实例：汽车的传动轴、电机(dinj)和水轮机的主轴等和水轮机的主轴等。 特点：特点：由大小相等、方向相反由大小相等、方向相反、作用面都垂直于杆轴的两个、作用面都垂直于杆轴的两个力偶引起的；力偶引起的；表现：表现：杆件的任意两个横截杆件的任意两个横截面发生绕轴线的相对转动。面发生绕轴线的相对转动。第35页/共39页第三十六页，共39页。弯曲弯曲(wnq)(wnq)变形变形（4 4）弯曲）弯曲(wnq)(wnq)特点：由垂直于杆件特点：由垂直于杆件轴线的横向力，或由轴线的横向力，或由作用于包含杆轴的纵作用于包含杆轴的纵向平面内的一对大小向平面内的一对大小相等、方向相反的力相等、方向相反的力偶偶(l u)引起的；引起的；实例：实例：桥式起重机的大梁、