新大材料力学课件第1章 绪论

材料力学新疆大学机械工程学院工程力学教研室基本要求1、弄清基本概念，注意每章后的思考2、独立完成作业，按时交作业3、发挥主观能动性，积极完成大作业4、有问题及时解决，不要拖至考试材料力学课程的考核方法与学习要求考核方法：百分制

1.平时作业、大作业、实验成绩占30％；

2.期末考试成绩占70％。学习要求：树立良好学风

1.按时、独立、认真完成作业（每人准备2本作业本，不要用片页纸），如果不交作业次数超过半数，则取消期末考试资格；

2.认真听课，遵守课堂纪律。10次抽查点名，5次无故旷课者按未修处理。第一章绪论§1-1

材料力学的任务与研究对象§1-2材料力学的基本假设

§1-3外力与内力§1-4应力

§1-6胡克定律

§1-5应变第一章绪论§1-7杆件变形的基本形式

第一章绪论§1-1

材料力学的任务与研究对象1.构件：组成结构物或机械的部件，称为构件。2.变形：构件尺寸与形状的变化称为变形。3.弹性变形：外力解除后能消失的变形,称为弹性变形。4.塑性变形(残余变形)：外力解除后不能消失的变形,称为塑性变形。一、基本概念材料力学的任务与研究对象FFFF钢筋

工程构件在外力作用下丧失正常功能的现象称为失效或破坏。1.失效：

强度失效是指构件在外力作用下发生不可恢复的塑性变形或发生断裂。在材料力学范畴内的失效通常可分为三类：强度失效、刚度失效和稳定失效。二、强度、刚度与稳定性第一章绪论材料力学的任务与研究对象荷载未作用时塑形变形示例荷载去除后荷载作用下第一章绪论材料力学的任务与研究对象塑形变形示例第一章绪论材料力学的任务与研究对象弹性变形示例

刚度失效是指构件在外力作用下产生过量的弹性变形。荷载未作用时荷载作用下荷载去除后第一章绪论材料力学的任务与研究对象弹性变形示例第一章绪论材料力学的任务与研究对象刚度问题第一章绪论材料力学的任务与研究对象小球平衡的三种状态不稳定平衡随遇平衡稳定平衡

稳定失效是指在一定外力作用下，构件突然发生不能保持其原有平衡形式的现象。

第一章绪论材料力学的任务与研究对象FF<FpcrF<FpcrFF>Fpcr临界状态

当压缩载荷大于一定的数值时，在任意微小的外界扰动下，压杆都要由稳定平衡状态转变为不稳定的平衡状态，这一破坏形式称为稳定失效。F=Fpcr直线形状平衡稳定的直线形状平衡不稳定的第一章绪论材料力学的任务与研究对象2.构件在荷载作用下正常工作应满足的要求。

构件必须具有足够的强度

所谓强度是指构件受力后不能发生断裂或产生不可恢复的塑性变形的能力。

构件必须具有足够的刚度

所谓刚度是指构件受力后不能发生超过工程允许的弹性变形的能力。

构件必须具有足够稳定性

所谓稳定性是指构件在外力作用下，构件保持原有平衡状态的能力第一章绪论材料力学的任务与研究对象

在满足强度、刚度和稳定性要求的同时，须尽可能合理选用材料和降低材料消耗量，以节约投资。3.材料力学的任务

为了完成常规的工程设计任务，需要进行以下几方面的工作：

分析并确定构件所受各种外力的大小和方向。

研究在外力作用下构件的内部受力、变形和失效的规律。

提出保证构件具有足够强度、刚度和稳定性的设计准则与设计方法。第一章绪论材料力学的任务与研究对象三、材料力学的研究对象板壳块杆材料力学的研究对象第一章绪论材料力学的任务与研究对象轴线杆件的几何特征直杆横截面形心等截面杆第一章绪论材料力学的任务与研究对象曲杆变截面直杆杆件等截面直杆第一章绪论材料力学的任务与研究对象1、连续性假设：2、均匀性假设：认为变形固体整个体积内都被物质连续地充满，没有空隙和裂缝。认为变形固体整个体积内各点处的力学性质相同。第一章绪论§1-2材料力学的基本假设

材料力学的基本假设

从受力构件内任意取出的体积单元内均不含空隙；

变形必须满足几何相容条件，变形后的固体内既无“空隙”，亦不产生“挤入”现象。

材料各处力学性质相同。球墨铸铁的显微组织第一章绪论材料力学的基本假设

微观不连续，宏观连续

3、各向同性假设：

认为变形固体沿各个方向的力学性质相同第一章绪论材料力学的基本假设

微观各向异性，宏观各向同性；灰口铸铁的显微组织第一章绪论材料力学的基本假设

1.外力的定义：

§1-3外力与内力

一、外力

第一章绪论构件以外的物体作用在构件的力，就称为该构件的外力，包括载荷和约束力。

2.外力的分类：

外力

表面力：

体积力：

作用在构件表面的外力。

作用在构件各质点上的外力。

外力与内力

p=γzzp=γz蓄水池第一章绪论

3.分布力分布力

集中力

表面力连续分布在构件表面某一范围的力，称为分布力单位N/㎡

或

kN/㎡面分布力

外力与内力

压力容器p第一章绪论面分布力p外力与内力

q线分布力

lF第一章绪论外力与内力

通常用单位长度的力表示沿长度方向上的分布力的强弱程度，称为载荷集度，用记号q表示,单位为N／m。线分布力q均布力非均布力q(x)x第一章绪论外力与内力

4.集中力

F

FFAA单位N或

kN第一章绪论如果分布力的作用面积远小于构件的表面面积，或沿杆件轴线的分布范围远小于杆件长度，则可将分布力简化为作用于一点处的力，称为集中力。

外力与内力

第一章绪论5.静载荷：随时间变化缓慢或不变化的载荷，称为静载荷。

6.动载荷：随时间显著变化或使构件各质点产生明显加速度的载荷，称为动载荷。

外力与内力

F1F2F3F41.内力：

构件受力后，由于变形，其内部各点相对位置发生变化，由此而产生的附加内力。二、内力与截面法第一章绪论外力与内力

F1F2假想截面F3F4F3F42.内力的特点：①连续分布于截面上各处；②随外力的变化而变化。第一章绪论外力与内力

F1F2第一章绪论外力与内力

内力分量（简称内力）FN－轴力：产生轴向的伸长或缩短变形；My或Mz

－弯矩:产生弯曲变形。FSy

或

FSz

－剪力：产生剪切变形；Mx－扭矩：产生扭转变形；轴力剪力剪力FRzxyFSyFNFSzzxy扭矩弯矩弯矩MMxMzMy第一章绪论外力与内力

F1F2假想截面zxyFSyFNFSzMxMzMyF3F4

Fx=0；

Fy=0；

Fz=0

Mx(F)=0；

My(F)=0；

Mz(F)=0由以下的平衡方程便可求出以上的内力第一章绪论外力与内力

三、截面法

沿横截面截开，留下一部分作为研究对象，弃去另一部分——截开

用作用于截面上的内力代替弃去部分对留下部分的作用——替代

对留下部分建立平衡方程并解之——平衡第一章绪论外力与内力

F1F2假想截面F3F4F3F4分布内力在一点的分布集度一、应力的概念

§1-4应力

第一章绪论应力

yxzΔAΔFSyΔFSzΔFNDFRFP1FP21.正应力：垂直于截面的应力称为正应力。

2.切应力：位于截面的应力称为切应力。

或者第一章绪论二、正应力与切应力应力

1.讲应力应注意讲是哪一点的应力；

2.讲一点应力，应讲是哪一个截面上的应力;

应力的国际单位为

N/m2，

且

1N/m2=1Pa（帕斯卡）

1MPa=106Pa，1GPa

=109Pa。注意事项3.讲一点应力，通常应同时考虑正应力

σ

和切应力

τ。第一章绪论应力

dxdydzdxdydzxyz微元体第一章绪论三、单向应力、纯剪切与切应力互等定理应力

x

x单向应力第一章绪论纯剪切得切应力互等定理：在相互垂直的两个面上，切应力总是成对出现，并且大小相等，方向同时指向或同时背离两个面的交线。

′应力

xu+du

x

xdx

xu1、正应变：线变形程度的度量称为正应变用

表示。第一章绪论§1-5应变

应变

)(直角改变量bag+=

2、切应变：剪切变形程度的度量称为切应变分别用

表示。第一章绪论应变

胡克定律τγOσxεxO第一章绪论§1-6

胡克定律E

称为弹性模量G

称为切变模量胡克定律

§1-7杆件变形的基本形式

轴向拉压FFFF第一章绪论杆件变形的基本形式

扭转第一章绪论杆件变形的基本形式

BA