课件-材料力学绪论

材料力学.绪论材料力学.绪论回顾：

静力学静力学公理&物体的受力图平面力系平面汇交力系平面力偶系平面一般力系平衡方程平衡方程平衡方程2回顾：静力学公理&物体的受力图为什么要学习材料力学？3为什么要学习材料力学？344自然要提出如下问题：♠

每人所承受的重力？♠若扁担的材料、截面尺寸已定，扁担能承载此重物吗？♠扁担的材料已定，若扁担能承载此重物，其截面形状、尺寸应如何选择最为合理？♠

扁担截面形状、尺寸已定，若扁担能承载此重物，选用什么材料最经济？♠

扁担弯曲成什么形状？♠挠度如何？5自然要提出如下问题：♠每人所承受的重力？♠若扁担的材料

§1-1材料力学的任务

§1-3

杆件变形的基本形式§1-2材料的理想化与基本假定第一章引论6§1-1材料力学的任务§1-3杆件变形的基本形式§§1-1材料力学的任务7§1-1材料力学的任务7一、构件在荷载作用下正常工作的三方面要求:1.具有足够的强度FFaFF钢筋b

强度:指构件在荷载作用下抵抗破坏(断裂)的能力。§1-1材料力学的任务8一、构件在荷载作用下正常工作的三方面要求:1.具有足Tacoma海峡大桥(美国Tacoma市)因设计不良1940年破坏§1-1材料力学的任务9Tacoma海峡大桥因设计不良1940年破坏§1-1材料2.具有足够的刚度刚度：指构件在荷载作用下抵抗变形的能力。变形小F材料1F变形大FF材料2刚度好刚度差§1-1材料力学的任务102.具有足够的刚度刚度：指构件在荷载作用下抵抗变形的能力3.具有足够的稳定性稳定性:指构件在荷载作用下保持原有平衡形式的能力，不产生失稳现象。FF§1-1材料力学的任务113.具有足够的稳定性稳定性:指构件在荷载作用下保持原有平衡形1983年10月4日，高54.2m、长17.25m、总重565.4kN大型脚手架失稳坍塌，5人死亡、7人受伤。

稳定失效§1-1材料力学的任务121983年10月4日，高54.2m、长17.25m、稳定失效二、材料力学的基本任务：

在保证构件满足安全性要求的前提下,以最经济的代价为合理设计构件尺寸、形状，选择适宜的材料，提供必要的理论基础与计算方法，从而合理地解决构件设计中的安全性与经济性这对基本矛盾。§1-1材料力学的任务13二、材料力学的基本任务：在保证构件满足安全性要求的前一、变形固体§1-2材料的理想化与基本假定1.静力学——刚体材料力学——变形固体2.变形弹性变形：荷载撤去后即完全消失的变形。塑性变形：荷载撤去后不能完全消失而残留下来的变形，故也称为残余变形。14一、变形固体§1-2材料的理想化与基本假定1.静力学——（a）未受荷载作用时弹性变形示例：(b)荷载作用下F(c)荷载去除后§1-2材料的理想化与基本假定15（a）未受荷载作用时弹性变形示例：(b)荷载作用下F(c)荷塑性变形示例：(a)未受荷载作用时(b)荷载作用下F(c)荷载去除后§1-2材料的理想化与基本假定16塑性变形示例：(a)未受荷载作用时(b)荷载作用下F(c)荷二、变形体的基本假设1.连续性假设

认为变形固体在其整个体积内毫无空隙地充满了物质。2.均匀性假设

认为变形固体内各处的力学性能完全相同。3.各向同性假设

认为变形固体沿各个方向的力学性能完全相同。§1-2材料的理想化与基本假定17二、变形体的基本假设1.连续性假设2.均匀性假设3.各向同性（补充）4.小变形假设变形远小于构件尺寸，在研究构件的平衡和运动时按变形前的原始尺寸进行计算。§1-2材料的理想化与基本假定18（补充）4.小变形假设§1-2材料的理想化与基本假定18三、研究对象的几何特征1.按几何特征分为杆板壳块体§1-2材料的理想化与基本假定19三、研究对象的几何特征1.按几何特征分为杆板壳块2.杆1）杆的相关概念2）杆的分类杆直杆曲杆等截面直杆变截面直杆材力的研究对象§1-2材料的理想化与基本假定202.杆1）杆的相关概念2）杆的分类杆直杆曲杆等截面直杆变截面§1-3杆件变形的基本形式1.轴向拉伸或压缩受力特点：一对等值、反向，沿轴线方向的外力作用变形特点：轴向伸长或缩短火车卧铺的撑杆小亭的立柱21§1-3杆件变形的基本形式1.轴向拉伸或压缩受力特点：一对§1-3杆件变形的基本形式2.剪切受力特点：一对等值、反向，作用线相互平行且靠近的横向外力作用变形特点：沿外力作用线方向的横截面产生相互错动22§1-3杆件变形的基本形式2.剪切受力特点：一对等值、反向§1-3杆件变形的基本形式3.扭转受力特点：一对力偶矩相等、转向相反，作用面垂直于杆轴线的力偶作用变形特点：任意相邻的横截面绕杆的轴线发生相对转动23§1-3杆件变形的基本形式3.扭转受力特点：一对力偶矩相等§1-3杆件变形的基本形式4.弯曲受力特点：一对力偶矩相等、转向相反，作用面垂直于杆横截面的力偶作用变形特点：杆轴线由直线变为曲线24§1-3杆件变形的基本形式4.弯曲受力特点：一对力偶矩相等

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。§1-3杆件变形的基本形式（压缩+弯曲）25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本章小结1.构件能够安全正常地工作，需满足三个方面的要求：1）强度2）刚度3）稳定性2.材力的研究对象—变形固体制成的等截面直杆；材力中引用的四个假设：连续性假设、均匀性假设、各向同性假设、小变形假设。3.杆件四种基本变形形式：4）弯曲3）扭转2）剪切1）轴向拉伸或压缩理解并掌握理解并掌握了解26本章小结1.构件能够安全正常地工作，需满足三个方面的要求：1作业1.杆件产生轴向拉伸或压缩变形，其所受的外力要满足哪些条件？找出生活中出现轴向拉伸或压缩变形的杆件，举1～2例。2.对于产生轴向拉伸或压缩变形的杆件，我们怎样通过计算来衡量其强度？带着这个问题预习第二章的内容。27作业1.杆件产生轴向拉伸或压缩变形，其所受的外力要满本章结束28本章结束28材料力学.绪论材料力学.绪论回顾：

静力学静力学公理&物体的受力图平面力系平面汇交力系平面力偶系平面一般力系平衡方程平衡方程平衡方程30回顾：静力学公理&物体的受力图为什么要学习材料力学？31为什么要学习材料力学？3324自然要提出如下问题：♠

每人所承受的重力？♠若扁担的材料、截面尺寸已定，扁担能承载此重物吗？♠扁担的材料已定，若扁担能承载此重物，其截面形状、尺寸应如何选择最为合理？♠

扁担截面形状、尺寸已定，若扁担能承载此重物，选用什么材料最经济？♠

扁担弯曲成什么形状？♠挠度如何？33自然要提出如下问题：♠每人所承受的重力？♠若扁担的材料

§1-1材料力学的任务

§1-3

杆件变形的基本形式§1-2材料的理想化与基本假定第一章引论34§1-1材料力学的任务§1-3杆件变形的基本形式§§1-1材料力学的任务35§1-1材料力学的任务7一、构件在荷载作用下正常工作的三方面要求:1.具有足够的强度FFaFF钢筋b

强度:指构件在荷载作用下抵抗破坏(断裂)的能力。§1-1材料力学的任务36一、构件在荷载作用下正常工作的三方面要求:1.具有足Tacoma海峡大桥(美国Tacoma市)因设计不良1940年破坏§1-1材料力学的任务37Tacoma海峡大桥因设计不良1940年破坏§1-1材料2.具有足够的刚度刚度：指构件在荷载作用下抵抗变形的能力。变形小F材料1F变形大FF材料2刚度好刚度差§1-1材料力学的任务382.具有足够的刚度刚度：指构件在荷载作用下抵抗变形的能力3.具有足够的稳定性稳定性:指构件在荷载作用下保持原有平衡形式的能力，不产生失稳现象。FF§1-1材料力学的任务393.具有足够的稳定性稳定性:指构件在荷载作用下保持原有平衡形1983年10月4日，高54.2m、长17.25m、总重565.4kN大型脚手架失稳坍塌，5人死亡、7人受伤。

稳定失效§1-1材料力学的任务401983年10月4日，高54.2m、长17.25m、稳定失效二、材料力学的基本任务：

在保证构件满足安全性要求的前提下,以最经济的代价为合理设计构件尺寸、形状，选择适宜的材料，提供必要的理论基础与计算方法，从而合理地解决构件设计中的安全性与经济性这对基本矛盾。§1-1材料力学的任务41二、材料力学的基本任务：在保证构件满足安全性要求的前一、变形固体§1-2材料的理想化与基本假定1.静力学——刚体材料力学——变形固体2.变形弹性变形：荷载撤去后即完全消失的变形。塑性变形：荷载撤去后不能完全消失而残留下来的变形，故也称为残余变形。42一、变形固体§1-2材料的理想化与基本假定1.静力学——（a）未受荷载作用时弹性变形示例：(b)荷载作用下F(c)荷载去除后§1-2材料的理想化与基本假定43（a）未受荷载作用时弹性变形示例：(b)荷载作用下F(c)荷塑性变形示例：(a)未受荷载作用时(b)荷载作用下F(c)荷载去除后§1-2材料的理想化与基本假定44塑性变形示例：(a)未受荷载作用时(b)荷载作用下F(c)荷二、变形体的基本假设1.连续性假设

认为变形固体在其整个体积内毫无空隙地充满了物质。2.均匀性假设

认为变形固体内各处的力学性能完全相同。3.各向同性假设

认为变形固体沿各个方向的力学性能完全相同。§1-2材料的理想化与基本假定45二、变形体的基本假设1.连续性假设2.均匀性假设3.各向同性（补充）4.小变形假设变形远小于构件尺寸，在研究构件的平衡和运动时按变形前的原始尺寸进行计算。§1-2材料的理想化与基本假定46（补充）4.小变形假设§1-2材料的理想化与基本假定18三、研究对象的几何特征1.按几何特征分为杆板壳块体§1-2材料的理想化与基本假定47三、研究对象的几何特征1.按几何特征分为杆板壳块2.杆1）杆的相关概念2）杆的分类杆直杆曲杆等截面直杆变截面直杆材力的研究对象§1-2材料的理想化与基本假定482.杆1）杆的相关概念2）杆的分类杆直杆曲杆等截面直杆变截面§1-3杆件变形的基本形式1.轴向拉伸或压缩受力特点：一对等值、反向，沿轴线方向的外力作用变形特点：轴向伸长或缩短火车卧铺的撑杆小亭的立柱49§1-3杆件变形的基本形式1.轴向拉伸或压缩受力特点：一对§1-3杆件变形的基本形式2.剪切受力特点：一对等值、反向，作用线相互平行且靠近的横向外力作用变形特点：沿外力作用线方向的横截面产生相互错动50§1-3杆件变形的基本形式2.剪切受力特点：一对等值、反向§1-3杆件变形的基本形式3.扭转受力特点：一对力偶矩相等、转向相反，作用面垂直于杆轴线的力偶作用变形特点：任意相邻的横截面绕杆的轴线发生相对转动51§1-3杆件变形的基本形式3.扭转受力特点：一对力偶矩相等§1-3杆件变形的基本形式4.弯曲受力特点：一对力偶矩相等、转向相反，作用面垂直于杆横截面的力偶作用变形特点：杆轴线由直线变为曲线52§1-3杆件变形的基本形式4.弯曲受力特点：一对力偶矩相等

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。§1-3杆件变形的基本形式（压缩+弯曲）53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本章小结1.构件能够安全正常地工作，需满足三个方面的要求：1）强度2）刚度3）稳定性2.材力的研究对象—变形固体制成的等截面直杆；材