工程力学一章绪论

工程力学（Ⅰ）工程力学（Ⅱ）

第一章绪论（Preface）

材料力学是一门与社会的生产实践紧密相连的的学科。特别是19世纪以来，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

我国祖先也对材料力学的发展做出了重要的贡献

赵州桥（河北）山西应州高层建筑20世纪中,一些高科技及其在各工业领域的应用与力学的指导密不可分。高层建筑海洋石油钻井平台车辆与机械道路与造桥南京长江大桥大型水利工程设施

§1-1材料力学的任务及研究对象

一、任务材料力学是研究构件承载能力的一门学科。

承载能力

强度（strength)

刚度（stiffness)稳定性（stability)1.强度：构件抵抗破坏的能力2.刚度:构件抵抗变形的能力.压杆稳定问题3、稳定性:构件保持原有平衡状态的能力材料力学的任务材料力学的学习和研究方法(1)与理论力学的联系

效应研究对象研究内容理论力学外效应刚体刚体的机械运动材料力学内效应杆件（可变形体）杆件的强度、刚度和稳定性研究构件在外力作用下受力变形与破坏规律，在保证构件既安全又经济的前提下，为构件选择恰当的材料，确定最合理的截面形状与尺寸，提供理论依据、计算方法和实验技术。

(2)注意理论联系实际一些理论都是经过简化建立起来的，通常需要由试验来验证而在这些理论中所需要的材料的力学性能，要由试验来测定尚无理论结果的问题往往又需要用试验的方法来解决，所以试验分析和理论研究同是材料力学解决问题的方法。二、研究对象1.构件工程结构或机械的各组成部分。如：梁、柱、轴等。2.构件的分类根据几何尺寸：杆件：长度远大于横向尺寸的构件。板和壳：一个方向的尺寸远小于其它两个方向的尺寸的构件。块体：三个方向（长、宽、高）的尺寸相差不多的构件。壳(shell)板(plate)(bar)块体(body)

材料力学以“杆”为主要研究对象，工程中多为杆结构主要研究的是杆件结构，且以等直杆为主轴线横截面直杆：轴线为直线曲杆：轴线为曲线等截面杆：横截面处处相同变截面杆：横截面不相同等截面直杆变截面直杆等截面曲杆变截面曲杆§1-2变形固体的基本假设

一、连续性均匀性假设变形固体在其整个几何体内毫无空隙地充满了物质。并且整个几何体内材料的结构和性质相同(材料的力学性能与点位置无关）。

二、各向同性假设变形固体在各个方向具有相同的力学性质

(材料的力学性能与点方向无关）

三、小变形假设变形固体在外力作用下产生的变形与构件原有尺寸相比较非常微小，在计算中可以不考虑外力作用点处微小位移，而按变形前的位置和尺寸进行计算。一、外力1.按作用方式分体积力

表面力

集中力

分布力2.按随时间变化分静载荷

动载荷

交变载荷

冲击载荷§1-3力、应力、应变和位移的基本概念火车车轮与钢轨的接触可看作点接触，因而相互作用力可视为集中力集中力是一种简化，是一种抽象，是相对的，而分布力是绝对的集中力拦河大坝的水压力是表面力，为分布载荷钢筋混凝土结构的自重是主要载荷分布力动载荷的例子

1.定义：指由外力作用所引起的、物体内相邻部分之间相互作用力（附加内力）。二、内力（internalforce)2.内力的求法——截面法步骤①截开在所求内力的截面处，假想地用截面将杆件一分为二.mmmmmm②代替任取一部分，其弃去部分对留下部分的作用，用作用在截面上相应的内力（力或力偶）代替.

③平衡

对留下的部分建立平衡方程，根据其上的已知外力来计算杆在截开面上的未知内力（此时截开面上的内力对所留部分而言是外力）mmmmmm也可以取右端研究例1.1确定m-m截面上的内力三、应力（Stress)1.定义：由外力引起的内力在截面上的密集程度，即内力集度。

P

AM

2.应力①M点的平均应力②M点的全应力（总应力）③全应力分解为ΔPΔTMΔN

垂直于截面的应力称为“正应力”

位于截面内的应力称为“切应力”或“剪应力”应力单位：应力的国际单位为N/m2，且1N/m2=1Pa（帕斯卡），1MN/m2=1MPa=106N/m2=106Pa。1GN/m2=1GPa=109Pa，在工程上，也用kg(f)/cm2为应力单位，它与国际单位的换算关系为1kg/cm2=0.1MPa。全应力、正应力和剪应力之间的关系：

pτMσα四、变形和位移1.变形

在外力作用下物体形状和尺寸发生改变2.位移

变形前后物体内一点位置的变化3.应变

度量构件一点处的变形程度，用原长与改变量的比值来衡量

平均线应变角应变

线应变角应变用相邻棱边直角的改变量来衡量例1.2250200adcba’0.025g求ab边的平均应变和ab、ad两边夹角的变化em===125X10-6a’b-abab0.025200g

tgg==100x10-60.025250250200adcba’0.025g轴向拉伸(b)轴向压缩

1.轴向拉伸和压缩

§1-4杆件变形的基本形式FFFF2.剪切(shear)F/2F/2F3.扭转(torsion)4.弯曲(bending)MeMe

MM数学物理学理论力学其他入门材料力学土木工程材料土木工程结构结构