材料力学课件（路桥）第1章绪论

第一章绪论材料力学绪论第一章绪论三、外力及其分类二、变形固体的性质及基本假设六、杆件变形的基本形式绪论五、正应变与切应变四、内力、截面法和应力一、材料力学的任务及与工程的联系§1-1、材料力学的任务及与工程的联系强度、刚度、稳定性绪论材料力学与工程设计密切相关。材料力学：研究物体受力后的内在表现，

即，变形规律和破坏特征。绪论

工程设计的任务之一就是保证构件在确定的外力作用下正常工作而不发生强度失效、刚度失效和失稳，即保证构件具有足够的强度(strength)、刚度(rigidity)与稳定性(stability)。

强度是指构件在荷载作用下抵抗破坏的能力；

刚度是指构件在荷载作用下抵抗变形的能力；

稳定性是指构件在压缩载荷的作用下，保持原有形状下的平衡形式的能力。例如：细长直杆在轴向压力作用下，当压力超过一定数值时，在外界扰动下，杆会突然从直线平衡形式转变为弯曲的平衡形式。

绪论（1）强度：构件的抗破坏能力。绪论绪论

机械加工用的钻床的立柱，如果强度不够，就会折断(断裂)或折弯(塑性变形)；如果刚度不够，钻床立柱即使不发生断裂或者折弯，也会产生过大弹性变形（图中虚线所示为夸大的弹性变形），从而影响钻孔的精度，甚至产生振动，影响钻床的在役寿命。

（2）刚度：构件的抗变形能力。绪论绪论强度和刚度绪论

工程构件的强度、刚度问题绪论绪论

稳定失效的例子多见于承受轴向压力的工程构件。

翻斗货车的液压机构中的顶杆，如果承受的压力过大，或者过于细长，就有可能突然由直变弯，发生稳定失效。

压杆（3）稳定性：构件保持原有平衡状态的能力。绪论工程结构的强度、刚度和稳定问题稳定问题强度刚度绪论

自行车结构也有强度、刚度和稳定问题绪论车辆与道路绪论大型桥梁的强度刚度稳定问题绪论绪论桥面结构绪论缆索与立柱绪论桥墩澳门桥上海南浦大桥我国著名桥梁南京长江大桥绪论绪论绪论1940年11月，华盛顿州的TacomaNarrows桥，由于桥面刚度太差，在45mph风速的情形下，产生“GallopingGertie”（驰振）。海洋石油钻井平台绪论绪论上海标志性建筑楼高：420.5m（世界第三，中国第一）共88层中国传统建筑风格与世界高新技术的完美结合

金茂大厦绪论金茂大厦美国建筑师学会室内建筑奖（2001）空间站和航天器绪论兵器工业飞机与导弹绪论兵器工业绪论民用航空绪论绪论

疲劳引起的破坏材料力学的任务在满足强度、刚度、稳定性的要求下，以最经济的代价，为构件确定合理的形状和尺寸，选择适宜的材料，而提供必要的理论基础和计算方法。绪论绪论1、连续性假设：物质密实地充满物体所在空间，毫无空隙。（可用微积分数学工具）2、均匀性假设：物体内，各处的力学性质完全相同。3、各向同性假设：组成物体的材料沿各方向的力学性质完全相同。（这样的材料称为各向同性材料；沿各方向的力学性质不同的材料称为各向异性材料。4、小变形假设：材料力学所研究的构件在载荷作用下的变形与原始尺寸相比甚小，故对构件进行受力分析时可忽略其变形。§1-2变形固体的性质及其基本假设绪论§1-3外力及其分类表面力体积力分布力集中力静载荷动载荷交变载荷冲击载荷……绪论作用在弹性体上的外力相互平衡内力与外力平衡；内力与内力平衡。F1F3F2Fn假想截面F1F2F3Fn分布内力§1-4内力、截面法和应力绪论FFN=FF整体平衡&局部平衡内力绪论M＝M0M0M0M0整体平衡&局部平衡内力绪论ΔQΔNΔADP应力：分布内力在一点的集度平均应力：应力：正应力：切应力：p内力集度绪论

将物体沿任意平面切开，两侧物质之间的相互作用力，总可以分解为两个分量：作用线垂直于截面的；作用线位于横截面内的。

分布内力在一点的集度，称为应力(stress)。

作用线垂直于截面的应力称为正应力(normalstress)，用希腊字母

表示；作用线位于截面内的应力称为切应力或剪应力(shearstress)，用希腊字母

表示。应力的单位记号为Pa或MPa，工程上多用MPa。绪论§1-5线应变与切应变线变形与剪切变形，这两种变形程度的度量分别称为“正应变”(NormalStrain)和“切应变”(ShearStrain),分别用

和

表示。ΔxΔx+ΔsMLNL'N'M'(ML)直角改变量NN'M'L'工程中的常用构件绪论块体§1-6杆件变形的基本形式材料力学以“梁、杆”为主要研究对象绪论工程中的梁、杆结构绪论绪论拉伸或压缩（tensionorcompression）

当杆件两端承受沿轴线方向的拉力或压力载荷时，杆件将产生轴向伸长或压缩变形。绪论剪切（shearing）

在平行于杆横截面的两个相距很近的平面内，方向相对地作用着两个横向力，当这两个力相互错动并保持二者之间的距离不变时，杆件将产生剪切变形。绪论扭转（torsion）

当作用在杆件上的力组成作用在垂直于杆轴平面内的力偶Me时，杆件将产生扭转变形，即杆件的横截面绕其轴相互转动。绪论弯曲（bending）

当外加力偶M或外力作用于杆件的纵向平面内时，杆件将发生弯曲变形，其轴线将变成曲线。

绪论组合受力

由基本受力形式中的