《工程力学》课件第1章 绪论

第一章绪论

工程力学与工程实例工程力学是研究物体机械运动规律及其在力（系）作用下变形规律的科学。§1.1工程力学的任务§1.2工程力学的两种分析模型§1.3变形固体的基本假设绪论1.1工程力学的任务构件：组成机械的零件或结构物的部件统称为构件。基本概念房屋结构-柱、梁、钢架结构机械结构汽车零件火箭各部件构件：组成机械的零件或结构物的部件统称为构件。基本概念块体：长、宽、高三向尺寸接近板壳：长、宽方向尺寸远大于厚度方向尺寸杆件：纵向尺寸远大于横向尺寸----轴、梁、柱等失效：工程构件在外力作用下丧失正常功能的现象称为

失效（failure）或破坏。

基本概念失效都有哪些形式呢？失效的三种形式足够的强度：杆件在外载荷作用下，抵抗断裂或过量

塑性变形的能力。齿轮轴扭断机翼断裂美国塔科玛大桥强度失效失效的三种形式足够的刚度：构件在外载作用下，抵抗弹性变形的能力。

荷载作用下的弹性变形不超过工程允许范围。立柱和摇臂变形过大，影响工件的加工精度车床主轴变形过大刚度失效摇臂钻床失效的三种形式足够的稳定性：杆件在压力外载荷作用下，保持其原有平衡状态的能力。稳定性失效工程力学的任务是研究作用在构件上力系的简化和平衡，以及研究杆件的强度、刚度和稳定性，从而合理解决安全与经济之间的矛盾。工程力学的任务工程力学知识理论分析实验研究测定材料的力学性能；辅助理论分析问题1.2工程力学的两种分析模型工程力学的两种分析模型变形体：构件受力后，其几何形状和尺寸都要发生改变，这种改变称

为变形，该构件称为变形体。变形体刚体刚体：在外力作用下,物体的形状和大小保持不变,而且内部各部分相对位置保持恒定,这种理想物理模型称之为刚体。当物体的变形与其原始尺寸相比很小，忽略这种变形，对结果的精确度影响很小，且问题大为简化，可将此物体抽象化为刚体。注意：刚体是从实际物体抽象得来的一种理想的力学模型，自然中并不存在。工程力学的两种分析模型工程力学理论力学材料力学研究对象：变形体研究内容：变形、内力

（内效应）研究对象：刚体研究内容：平衡、运动

（外效应）刚体变形体1.3变形固体的基本假设变形固体的基本假设由于变形固体的性质是多样的，而且很复杂，因此常省略一些次要因素，工程力学对变形固体作下列假设：

1．连续性假设：认为物体的结构是密实、无空隙的，因而其力学性能是连续的。灰口铸铁的显微组织球墨铸铁的显微组织根据这一假定，物体内因受力和变形而产生的内力和位移都将是连续的，因而可以表示为各点坐标的连续函数，利于建立相应的数学模型。变形固体的基本假设2．均匀性假设：认为物体内的任何部分，其力学性能是均匀相同。普通钢材的显微组织优质钢材的显微组织利用这一假设，从物体内任取出体积单元，其力学性能都能代表整个物体的力学性能。变形固体的基本假设3．各向同性假设：认为在物体内任一点沿各个不同方向的力学性能相同。

多数工程应用材料如低碳钢、灰铸铁及混凝土等均为各向同性材料，但少数材料为各向异性材料。如木材、竹子、复合材料等其经纬向力学性能存在很大差异。

工程材料内部都有不同程度的空隙和非均匀性，组成金属的各单个晶粒，其力学性能也具有明显的方向性。但由于这些空隙的尺寸远远小于构件的尺寸，且排列是无序的，从统计分析的观点看，可以从宏观上认为物体的性质是均匀、连续、各向同性的。木材编织材料变形固体的基本假设4．小变形假设：认为构件的变形极其微小，比构件本身尺寸要小得多。

小变形条件下，研究构件的平衡和运动时，可以忽略构件的变形，而按构件变形前原始尺寸进行计算。ABCFδ1δ2作用：1、小变形前提保证构件处于纯弹性变形范围2、小变形前提允许以变形前的受力分析代替

变形后的受力分析实际情况：绝大多数工程材料的弹性变形都是小变形。

小结变形固体的基本假设1、工程力学的研究对象及研究任务2、工程力学的两种分析模型（变形体和刚体）3、变形固体的基本假设