工程力学-绪论

工程力学考核:期末70%/课堂参与、平时测验30%作业:1、复习讲过的内容后总结(自我评价)2、思考题与习题.要求认真独立完成,

工整,用工具作图教学安排总学时:80本学期1-16周还记得学过那些力学知识?

?安全与经济问题刚体变形体绪论

变形：构件尺寸与形状的变化

破坏——显著的塑性变形和断裂。§1-1本课的任务

失稳——原有平衡形式的丧失。构件的响应：强度问题刚度问题咱们做个变形试验。塔科马大桥使用了崭新而没有经过验证的桥梁设计结构，使大桥建成后毁于风力造成的扭转变形，并不断振动。这是由于风力带来的颤振和扭转。风速等于颤振速度，结构振动发散。塔科马大桥（TacomaBridge）。大桥的施工质量是无可挑剔，为什么？

刚度不足引起稳定性问题毁坏的高压电线塔稳定性问题

构件的承载能力：

强度—构件在外力作用下抵抗破坏的能力；

刚度—构件在外力作用下抵抗变形的能力；稳定性—构件在外力作用下保持原有平衡形式的能力。

本课程的任务：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，提高必要的理论基础和计算方法。

1、实验分析方法：材料的力学性能实验，通过试验机测定不同材料的弹性常数(例如杨氏模量)、材料的物性关系。§1-2力学的分析方法材料试验机2、计算机分析方法稳定问题计算机分析方法变形问题破坏问题3、经典分析方法：本课程中采用的一些理论计算方法材料力学的分析方法是在实验基础上，对于问题做一些科学的假定，将复杂的问题加以简化，从而得到便于工程应用的理论公式。

材料力学的研究对象

杆件，简单杆系，某些形状与受力都较简单的板壳

杆件：l＞＞b,h轴线横截面

板壳：t<<a,b中面§1-3材料力学的研究对象及基本假设

讨论：仅研究杆件，有何意义？栋梁骨架螺栓材料力学的基本假设

连续性：认为材料无空隙地充满于整个构件。

均匀性：构件内每一处的力学性能相同。

各向同性：构件某一处材料沿各个方向的力学性能相同。

小变形：构件变形大小远小于其原始尺寸。一、外力§1-5材料力学的基本概念－－外力与内力表面力：气体、液体压力，接触压力。体积力：重力，电磁力等。分布力集中力

作用方式静载荷：不随时间改变或变化很慢。动载荷：随时间显著变化或使构件各质点产生明显加速度。

随时间变化性质

内力的求法：截面法内力：构件内部相连各部分之间有相互作用力。二、内力与截面法1111

内力分量轴力—FN剪力—FSx,FSy扭矩—Mx弯矩—My，

MzF2F1yxzFSzCFSyFNMzMxMy外力相互平衡内力与外力平衡F1F3F2Fn假想截面F1F2F3Fn分布内力截面法（平衡的方法）

截面法求内力的步骤(切、取、代、平)

1、用假想截面将杆件切开2、取分离体；3、用作用于截面上的内力代替弃去部分对留下部分的作用(画分离体受力图)；4、对分离体建立平衡方程，求得内力。1、截面法求内力是根据平衡方程，与材料属性无关；2、内力与所处截面有关，不同的截面，内力不同；3、内力是作用在切开截面上的连续分布力，利用平衡方程求出的是内力的合力或合力矩。

注意：例：求下面两种情况下，1-1截面上的内力。1各向异性材料FFF2F12一、正应力与切应力§1-4材料力学的基本概念－－应力切面上K点的应力：

F2ΔAKDFF1ΔFS正应力：切应力：△A内平均应力：

应力特点1.应力p是矢量，思考：与力矢量的区别与联系？？

应力单位（Pa－Pascal

帕）（M－Mega

兆）2.同一横截面上，不同点处的应力一般不同3.过同一点，不同方位截面上的应力一般不同单向受力纯剪切’两种基本应力状态二、

单向应力、纯剪切棱边长度改变abb’棱边夹角改变abb’§1-4材料力学的基本概念－－应变变形的分类正应变定义ab线段的平均正应变a点沿ab方向的正应变切应变定义直角bac的改变量——直角bac的切应变cc’ab正应变特点:

正应变是无量纲量过同一点，不同方位的正应变一般不同切应变为无量纲量切应变单位为radabb’思考：某构件A点处的BAC=600,构件受力后变成59.50,A点的切应变g=600-59.50=0.50,是否正确？60059.50ACC’B’B

切应变用弧度表示切应变为微体相邻直角边改变量拉伸或压缩（tensionorcompression）

当杆件两端承受沿轴线方向的拉力或压力载荷时，杆件将产生轴向伸长或压缩变形。§1-5变形的基本形式－－剪切(shearing)

在平行于杆横截面的两个相距很近的平面内，方向相对地作用着两个横向力，当这两个力相互错动并保持二者之间的距离不变时，杆件将产生剪切变形。§1-5变形的基本形式－－剪切(shearing)剪切(shearing)扭转(torsion)§1-5变形的基本形式－－弯曲(bend)§1-5变形的基本形式－－杆件（按受力与变形）分类杆轴梁

20世纪产生的诸多高新技术，如高层建筑、航空航天器、机器人、高速列车等许多重要工程是在力学指导下得以实现，并不断发展完善的。

§1-6力学重要吗?西安飞机制造公司有一台5吨的起重机,有8吨的货物需要起吊,您有办法吗?美国“罗斯福”号航母

机器人技术哈佛研发的机器苍蝇试弓定力图—东汉赵州桥—隋朝(使用至今）

中国古代有关力学的应用§1-7力学发展简介

中国古代力学史的启示自豪：世界文明发源地之一遗憾：少有完整科学理论未来：科学再次振兴与腾飞

材料力学在近代的发展伽利略1638年：材料力学的开端《关于两种新科学的对话》开创了用实验观察——假设——形成科学理论的方法提出了弯曲横截面上的正应力均布的不正确结论胡克的弹性实验装置1678年：发现“胡克定律”库伦：对伽利略梁的弯曲正应力进行了修正(法国)圣维南研究了扭转和弯曲问题，提出了“圣维南原理”伯努利：

1705年得到了有关梁的正确应力分布(英国)托马斯.杨定义“弹性模量”(法国)泊松定义“泊松比”(瑞士)欧拉讨论了压杆稳定问题，引入了临界载荷的概念。铁摩辛柯建立“铁摩辛柯梁”模型研究了圆孔附近的应力集中问题，梁板的弯曲振动问题，薄壁杆件扭转问题，弹性系统稳定性问题等出版了大量力学教材：《材料力学》，《高等材料力学》，《结构力学》，《板壳理论》等20多部

材料力学在现代的发展19世纪中叶，铁路桥梁工程的发展，大大推动了材料力学的发展；当时，材料力学的主要研究