材料力学-1绪论

材料力学主讲人:瞿建武(QuJianwu)所用教材：《材料力学》(第四版)刘鸿文主编高等教育出版社出版选读参考书：1、《材料力学》孙训方等编高等教育出版社2、《材料力学》单辉祖等编高等教育出版社第一章绪论

在工程实际中，各种机械和工程结构得到广泛应用。组成机械的零件和结构的元件，统称为构件。举几个例子§1–1材料力学的任务简易压力机横梁、连杆受力可能破坏横梁轴销活塞杆气缸连杆上平台工件下平台变速器传动轴受力变形、工作失稳齿轮传动轴承载能力—构件承受载荷的能力。1、强度2、刚度3、稳定性大型桥梁桥面结构缆索与立柱桥墩美国华盛顿州塔科马（Tacoma）桥赵州桥(安济桥)591～599年，跨度37.4米,采用拱高只有7米的浅拱-敞肩拱，敞肩拱的运用为世界桥梁史上的首创，并有“世界桥梁鼻祖”的美誉。强度：构件在外力作用下抵抗破坏的能力（牢不牢的问题）。破坏——显著的塑性变形和断裂。变形——构件尺寸与形状的变化。F´F弹性变形——外力解除以后可消失的变形。塑性变形——外力解除以后不能消失的变形。F1F3F2F4F5F6强度问题强度问题

强度问题前起落架锁连杆安装螺栓(销子)意外断裂。刚度：构件在外力作用下抵抗变形的能力。（变形大不大的问题）刚度大，变形小；刚度小，变形大。刚度问题钻床刚度问题机械臂、机械手强度问题、刚度问题稳定性：构件在外力作用下保持其原有平衡状态的能力（是否会弯折的问题）。稳定性主要是针对细长的压杆而言的。例如：P稳定问题脚手架

不同构件的承载能力是不同的。与下列因素有关：材料性质：如木材，钢铁；尺寸：大、小；形状：空心、实心；平放、竖放。从安全角度考虑：优质材料，构件尺寸粗大；从经济角度考虑：节省材料，减少成本，减轻自重。

具体地说,材料力学的任务是研究构件受力以后的变形和破坏的规律，为设计构件提供强度、刚度和稳定性的计算依据，力求使设计的构件既经济又安全、适用。(a)30(b)火车铁轨的截面为什么做成工字形?

起重机的起重臂为什么是字形而不是十字形?构件受力后，由于塑性屈服引起塑性变形而导致其丧失正常工作能力。试问这种情况是属于强度、刚度、还是稳定性问题？解答：构件受力后，因塑性屈服引起塑性变形，是构件破坏的一种形式。因此，属于强度问题。刚度问题中的变形，一般是指弹性变形。稳定性问题中的原有平衡形态，是指与所受外力相应的变形形式下的平衡形态。F´F静力学：刚体刚体F´F§1–2变形固体的基本假设

F´FF´F变形体F´FF´F材料力学的研究对象：变形固体

注意：刚体模型适用的概念、原理、方法，在研究变形体模型的内部效应（变形）时不适用。诸如：力和力偶的可传递性原理、力的分解和合成原理等。讨论请判断下列简化在什么情形下是正确的，什么情形下是不正确的：讨论请判断下列简化在什么情形下是正确的，什么情形下是不正确的：各向同性与各向异性

微观各向异性，宏观各向同性；

微观各向异性，宏观各向异性。

微观不连续，宏观连续。均匀连续问题

弹性体模型的理想化灰口铸铁的显微组织

弹性体模型的理想化球墨铸铁的显微组织

弹性体模型的理想化普通钢材的显微组织

弹性体模型的理想化优质钢材的显微组织

弹性体模型的理想化

在外力作用下，一切固体都将发生变形，故称为变形固体，而构件一般均由固体材料制成，故构件一般都是变形固体。连续性假设：认为整个物体体积内毫无空隙地充满物质（可用微积分数学工具）

均匀性假设：认为物体内的任何部分，其力学性能相同各向同性假设：认为在物体内各个不同方向的力学性能相同ABCFδ1δ2

δ远小于构件的最小尺寸，所以通过节点平衡求各杆内力时，把支架的变形略去不计。计算得到很大的简化。小变形假设§1-3外力及其分类

外力：按外力作用的方式体积力:是连续分布于物体内部各点的力如物体的自重和惯性力表面力:分布力：如油缸内壁的压力，水坝受到的水压力等均为分布力集中力：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。如火车轮对钢轨的压力等按时间变化静载荷：缓慢加载（a≈0）动载荷：快速加载（a≠0），例如冲击载荷、交变载荷

内力——构件内部由于外