东北电力大材料力学课件第1章 绪论

材料力学StrengthofMaterials2026年5月2日东北电力大学建筑工程学院主讲教师：鞠彦忠希望：希望大家喜欢我讲的材料力学课希望大家积极参与我们的课程－勇于回答问题勇于提出问题勇于讨论问题希望大家通过我的课，能够有所收获考试、考核方法1、期末考试：考试内容－讲过的内容考试方式－笔试，闭卷（70分）；2、平时成绩：课堂出勤、作业和笔记（20分）+实验（10分）；3、总成绩：考试成绩×0.7+平时成绩+实验成绩＝总成绩土木工程专业的力学课程大学物理中的经典力学知识理论力学材料力学结构力学弹性力学计算结构力学结构动力学（部分）材料力学（strengthofmaterials）的研究内容分属于两个学科。第一个学科是固体力学(solidmechanics)，即研究物体在外力作用下的应力、变形和能量，统称为应力分析（stressanalysis）。但是，材料力学所研究的仅限于杆、轴、梁等物体，其几何特征是纵向尺寸（长度）远大于横向（横截面）尺寸，这类物体统称为杆或杆件（bars或rods）。大多数工程结构的构件或机器的零部件都可以简化为杆件。第二个学科是材料科学（materialsscience）中的材料的力学行为（behavioursofmaterials），即研究材料在外力和温度作用下所表现出的力学性能（mechanicalproperties）和失效（failure）行为。但是，材料力学所研究的仅限于材料的宏观力学行为，不涉及材料的微观机理。以上两方面的结合使材料力学成为工程设计（engineeringdesign）的重要组成部分，即设计出杆状构件或零部件的合理形状和尺寸，以保证它们具有足够的强度（strength）、刚度（stiffness）和稳定性（stability）。第一章

绪论第一章绪论目录§1-1、材料力学简史§1-2、材料力学的任务§1-3、变形固体的基本假设§1-4、外力、内力及应力的概念§1-5、位移、变形及应变的概念§1-6、构件的分类杆件的基本变形§1-1、材料力学简史传统具有柱、梁、檩、椽的木制房屋结构古代建筑结构一古代建筑结构建于唐末（857年）的山西五台山佛光寺东大殿§1-1、材料力学简史古代建筑结构建于辽代（1056年）的山西应县佛宫寺释迦塔塔高9层共67.31米，用木材7400吨900多年来历经数次地震不倒，现存唯一木塔§1-1、材料力学简史古代建筑结构2200年以前建造的都江堰安澜索桥§1-1、材料力学简史古代建筑结构建于隋代（605年）的河北赵州桥桥长64.4米，跨径37.02米，用石2800吨§1-1、材料力学简史材料力学

独立出现可以指导工程设计，解决工程问题1638年：《关于两种新科学的叙述与证明》伽利略

Galilei

1564-1642悬臂梁应力分布简支梁受集中载荷的最大弯矩等强度梁截面形状空、实心圆柱抗弯强度比较§1-1、材料力学简史第一部《材料力学》出现17世纪以后，技术革命法国科学家纳维1826年著《材料力学》法国科学家库仑（1736－1806）通过实验修正了伽利略的错误，提出了最大切应力强度理论§1-1、材料力学简史桥梁结构§1-2、材料力学的任务二航空航天§1-2、材料力学的任务强度：即抵抗破坏的能力刚度：即抵抗变形的能力稳定性：即保持原有平衡状态的能力构件的承载能力§1-2、材料力学的任务构件：组成机械或结构物的最小单元

构件的强度、刚度和稳定性不仅与构件的形状有关，而且与所用材料的力学性能有关，因此在进行理论分析的基础上，实验研究是完成材料力学的任务所必需的途径和手段。一对矛盾安全用材越少越好经济荷载、材料一定，计算截面积荷载、截面一定，校核是否安全材料、截面一定，求允许荷载任务：研究构件的强度、刚度、稳定性，为工程设计提供理论依据和计算方法。设计出的结构要有承载能力三类强度计算：四川彩虹桥坍塌§1-2、材料力学的任务§1-2、材料力学的任务美国纽约马尔克大桥坍塌§1-2、材料力学的任务§1-2、材料力学的任务§1-2、材料力学的任务比萨斜塔§1-3、变形固体的基本假设三在外力作用下，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。可变形固体刚体？变形？：弹性变形塑性变形弹性范围：只发生弹性变形的阶段。材料力学只研究弹性体的力学性质。与理论力学中刚体相比，适用公理时注意：变形不等效力线平移定理：变形不等效力的可传性公理：连续性假设：认为整个物体体积内毫无空隙地充满物质均匀性假设：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小变形与线弹性范围ABCFδ1δ2δ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。§1-3、变形固体的基本假设§1-4、外力、内力及应力的概念四外力：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面积力:如油缸内壁的压力，水坝受到的水压力等均为分布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分布力：集中力：静载：动载：缓慢加载（a≈0）快速加载（a≠0），或冲击加载外力作用引起构件内部的附加相互作用力。求内力的方法－－截面法1、切2、去3、代4、平内力§1-4、外力、内力及应力的概念FSMFFaa§1-4、外力、内力及应力的概念一点的应力：当面积趋于零时，平均应力的大小和方向都将趋于一定极限，得到应力的国际单位为Pa1N/m2=1Pa（帕斯卡）1MPa=106Pa1GPa=109Pa应力总量P可以分解成:

垂直于截面的分量σ－－正应力平行于截面的分量τ－－切应力应力平均应力:某范围内单位面积上内力的平均集度§1-4、外力、内力及应力的概念§1-5、位移、变形及应变的概念五FC’D’E’位移线位移角位移变形线变形角变形应变线（正）应变角（切）应变AA’CDE§1-6、构件的分类杆件的基本变形六构件的分类：杆件、板壳*、块体*杆件：直杆：折杆：曲杆：等截面直杆、变截面直杆等截面折杆、变截面折杆*等截面曲杆、变截面曲杆*①杆件：一个方向的尺寸大②板和壳：两个方向的尺寸大③实体：三个方向的尺寸都大弹性力学研究范围边界条件不一样，公式要复杂得多材料力学只研究杆，结构力学研究由很多杆组成的杆系。构件的分类（长宽高来衡量）二、几何特征各横截面的形心连线——轴线垂直于杆轴线的截面——横截面根据轴线形状可分为：曲杆：拱折杆：刚架研究对象：弹性范围内，均匀连续、各向同性、小变形的等直杆直杆:拉压变形拉（压）、剪切、扭转、弯曲剪切变形杆件的基本变形：§1-6、构件的分类杆件的基本变形扭转变形弯曲变形§1-6、构件的分类杆件的基本变形研究方法将构件变形形式分为四种基本变形：轴向拉伸和压缩剪切扭转弯曲实际构件受力情况多种多样考虑主要外力作用，归到基本变形几种力都不能