材料力学讲义四三

Chapter1Preface第一章绪论刘鸿文

浙江大学教授。长期从事固体力学教学工作。曾任教育部教材编审委员会委员，国家教委（教育部）工科力学课程教学指导委员会主任委员兼材料力学课程教学指导组组长。著作有:《材料力学》,《高等材料力学》,《板壳理论》,《材料力学教程》,《材料力学实验》,《简明材料力学》等.《材料力学》第二版于1987年被评为全国高等学校优秀教材获国优奖.《材料力学》第三版于1997年获国家级教学成果一等奖，并获国家科技进步二等奖.第一章绪论

(Preface)

§1-1材料力学的任务及研究对象(Thetasksandresearchobjectsof

mechanicsofmaterials)

§1-2变形固体的基本假设(Thebasicassumptionsofdeformablebody)§1-3

力、应力、应变和位移的基本概念(Basicconceptsofforce、stress、strainanddisplacement)§1-4

杆件变形的基本形式(Thebasicformsofdeformation)

引言(Introduction)

20世纪以前,在力学知识的积累、应用和完善的基础上,逐渐形成和发展起来的蒸汽机、内燃机、铁路、桥梁、舰船、兵器等大型工业推动了近代科学技术和社会的进步.引言17世纪前后

19世纪初

扑翼飞机巨大双翼飞机滑翔机飞艇我国祖先的功绩世界上最古老的拱桥跨度37.02米，全长50.83米塔高65.86米，距距今已已有近近前年年历史史，虽虽然历历经近近前年年的风风雨侵侵蚀和和多次次地震震、炮炮击的的重创创，至至今仍仍巍然然耸.用现代代力学学的观观点看看，构构件的的受力力特性性都较较好。。山西应应县佛佛宫寺寺应县木塔建于1056年20世纪产产生的的、诸诸多高高新技技术，，如高高层建建筑、、大跨跨度悬悬索桥桥、海海洋平平台、、精密密仪器器、机机器人人、高高速列列车以以及大大型水水利工工程等等许多多重要要工程程更是是在力力学指指导下下得以以实现现，并并不断断发展展完善善的。。高层建建筑高层建建筑高层建建筑海洋石石油钻钻井平平台车辆与与机械械车辆与与机械械车辆与与机械械桥梁美国金金门大大桥（悬索索桥，，1280米）道路与与造桥桥澳门门桥桥我国著著名桥桥梁南京长长江大大桥上海南南浦大大桥大型水水利工工程设设施大量中中、外外力学学专家家为力力学的的发展展作出了了突出出的贡贡献，，这里里只简简单介介绍部部分力学学专家家.达芬奇奇说：“力学学是数数学的的乐园园，因因为我我们在在这里里获得得了数数学的的果实实.”达芬奇奇伽利略略伽利略略创建建了材材料力力学§1-1材料力力学的的任务务及研研究对对象Thetasksandresearchobjectsofmechanicsofmaterials一、任任务(task)材料力力学是是研究究构件件承载载能力力的一一门学学科。。承载能能力(carryingcapacity)强度（strength)刚度（stiffness)稳定性性（stability)1.强度（strength)构件抵抵抗破破坏的的能力力2.刚度

构件抵抗变形的能力.(stiffness):3.稳定性性（stability):构件保保持原原有平平衡状状态的的能力力材料力力学的的任务务在满足足强度度、刚刚度、、稳定定性的的要求求下，，以最最经济济的代代价，，为构构件确确定合合理的的形状状和尺尺寸，，选择择适宜宜的材材料，，而提提供必必要的的理论论基础础和计计算方方法。。二、研究对象(researchobjects)1.构件(element)2.构件的分类(classificationofelements)板(plate)壳(shell)块体(body)(bar)材料力学以“梁、、杆”为主要研究究对象（themainresearchobjectiveinmechanicsofmaterialsincludeaxially-loadedbars,shafts,beams,andcolumns)工程中多为梁、杆杆结构§1-2变形固体的基本假假设(Thebasicassumptionsofdeformablebody)一、连续性假设(continuityassumption)物质密实地充满物物体所在空间，毫毫无空隙。二、均匀性假设（homogenizationassumption)物体内，各处的力力学性质完全相同同。三、各向同性假设设（isotropyassumption)组成物体的材料沿沿各方向的力学性性质完全相同。四、小变形假设（neglectingdeformationassumption)材料力学所研究的的构件在载荷作用用下的变形与原始始尺寸相比甚小，故对构构件进行受力分析析时可忽略其变形形。一、外力（externalforce)1.按作用方式分体积力（bodyforce)表面力(surfaceforce)集中力(concentratedforce)分布力(distributedforce)2.按随时间变化分静载荷（staticload)动载荷(dynamicload)交变载荷（alternateload)冲击载荷（impactload)§1-3力、应力、应变和和位移的基本概念念(Basicconceptsofforce,stress,strain,anddisplacement)1.定义：指由外力作用所引引起的、物体内相相邻部分之间相互互作用力（附加内力）。二、内力（internalforce)mm2.内力的求法——截面法(methodofsections)步骤(proceduresforanalysis)①截开在所求内力的截面面处，假想地用截截面将杆件一分为为二.mmmmmm②代替任取一部分，其弃弃去部分对留下部部分的作用，用作作用在截面上相应的内力（（力或力偶）代替替.③平衡对留下的部分建立立平衡方程，根据据其上的已知外力力来计算杆在截开开面上的未知内力力（此时截开面上上的内力对所留部部分而言是外力））.mmmmmm三、应力（Stress)1.定义(Definition)：由外力引起的内力力的集度FAM2.应力(Stress)①平均应力②全应力（总应力））③全应力分解为pM

垂直于截面的应力称为“正应力”

(ThestressactingnormaltosectioniscalledtheNormalStress)

位于截面内的应力称为“切应力”(ThestressactingtangenttosectioniscalledtheShearStress)四、变形和位移移（deformationanddisplacement)1.变形（deformation）在外力作用下物体体形状和尺寸发生生改变2.位移（displacement）变形前后物体内一一点位置的变化3.应变（strain)度量构件一点处的的变形程度平均线应变（meannormalstrain)角应变（shearingstrain)线应变(normalstrain)CODC′D′轴向拉伸(axialtension)(b)轴向压缩(axialcompression)1.轴向拉伸和压缩(axialtensionandcompression)§1-4杆件变形的基本形形式(Thebasicformsofdeformation)FFFF2.剪切(shear)F/2F/2F3.扭转(torsion)4.弯曲(bending)MeMe