1第一章绪论及基本概念.ppt

1、材 料 力 学,CAILIAOLIXUE,课件作者: 黄孟生,绪论及基本概念,第一章,1-1 材料力学的任务,组成建筑物、机器的部件，被称为构件。,梁、板、柱； 连杆、轴、齿轮等,浦 东 开 发 区,高层建筑,房屋建筑,大型桥梁,长江三峡工程,大型水利工程设施,机械,设计构件应满足的三方面要求：,1、强度要求：构件抵抗破坏的能力。,2、刚度要求：构件抵抗变形的能力。,3、稳定性要求：构件在外力作用下，具有保 持原有平衡形式的能力。,材料力学的任务：,材料力学的任务就是:通过理论和试验两方面,研究构件的内力、应力、变形及破坏规律，在此基础上进行强度、刚度和稳定性计算，以便合理的选择构件的尺寸和材

2、料。,安全,经济,选择构件尺寸和材料的原则：,材料力学的发展,“科学的发生与发展，一开始就是由生产决定的” 。,材料力学的发展也是由生产的发展所决定的，反过来, 它又对生产实践起着重要的指导作用。,我国对材料力学发展的贡献：,古建筑：,合理安装构件;,合理的截面形式;,充分利用材料特性等.,例:河北赵县赵州桥,东汉郑玄早于胡克1500年发现了弹性定理;,赵州桥又名安济桥，建于隋大业(公元605-618)年间，是著名匠师李春建造。桥长64.40米，宽10米,跨径37.02米，是当今世界上跨径最大、建造最早的单孔敞肩型石拱桥。,赵州桥距今已1400年，经历了10次水灾，8次战乱和多次地震，特别是1

3、966年邢台发生的7.6级地震，邢台距这里有40多公里，赵州桥都没有被破坏。,1979年5月，由中国科学院自然史组等四个单位组成联合调查组，对赵州桥的桥基进行了调查，自重为2800吨的赵州桥，而它的根基只是有五层石条砌成高1.55米的桥台，直接建在自然砂石上。,在主拱圈的上边两端各加设了二个小拱，能增加桥下河水的泄流量，更重要的是可节省材料，减少桥身自重（减少自重15%）。,材料力学理论的建立:,17世纪伽利略时代开始,用实验与数学方法对梁的强度进行研究,关于两种新科学的叙述和数学证明,1-2 变形固体的概念及其基本假设,理论力学研究的物体,刚体,材料力学研究的物体,形状和尺寸均要发生的改变的

4、物体,变形固体,变形固体的概念:,基本假设:,1、连续性假设:,2、均匀性假设：,3、各向同性假设：,物体内部充满物质，没有任何空隙。,物体内部各部分的力学性质完全相同。,材料各个方向的力学性质相同。,把变形固体抽象成理想模型,研究范围:,2、线弹性体 ：,1、小变形体：,弹性：变形能够完全恢复的；,塑性：变形不能恢复（消失）。,线性：变形与力呈线性关系。,变形与物体的尺寸相比很小的物体。,1-3 杆件及其变形形式,一、构件的分类和材料力学的研究对象,杆：长度方向的尺寸远大于横向尺寸的构件。,材料力学主要研究等截面直杆等直杆.,轴线和横截面,按构件的几何形状可分为杆、板和壳、块体三类。,二、杆

5、件的基本变形,1、轴向拉伸和压缩,2、扭 转,3、弯 曲,在外力作用下，同时发生两种或两种以上的基本变形的杆件,组合变形杆件.,1-4 内力和应力,一、外力,外力包括荷载与约束反力,按作用方式分类:,1、体积力,2、表面力,（1）集中力,（2）分布力,均匀分布力,非均匀分布力,1、静荷载：,2、动荷载：,随时间作急剧变化的荷载。,按作用的性质分类：,由零缓慢增至最终值以后保持不变的荷载。,二、内力,物体受外力作用后产生变形，其内部各点之间的相对位置发生改变，引起各点之间相互作用力的改变量,“附加内力”，,简称为内力。,三、求内力的方法：截面法,1、截开,假想用一平面，将杆沿要求内力的截面截为两

6、部分,2、代替,取出其中任一部分，将作用在该部分截面上的内力来代替另一部分对该部分的作用。,3、平衡（空间力系）,四、应 力,应力是指分布内力 的集度，或一点的内力。, A上的平均应力,i点处的总 应力,应力的单位：,1GPa =103MPa =109Pa,1Pa = 1N/m2,1 MPa =106Pa，,应力的符号：,正应力：,切应力：,以拉为正，压为负。,绕物体内任一点产生顺时针方向转动趋势者为正，反之为负。,1-5 位移和应变,一、位移,物体内某一点、某一个面或某一条线相对于原来位置的改变。,线位移:,角位移:,物体内某一点相对于原来位置所移动的直线距离。,物体内某一条线、某一个面相对于原来位置所转过的角度。,线位移:,角位移：,二、应 变,变形：,线变形：,物体的几何形状和尺寸的改变。,线段长度的改变(绝对变形)。,角变形：,角度的改变。,应变：,一点的变形。,切（剪）应变 ：,线（正）应变：, =+,应变的量纲：1,应变的符号：,正应变：,切应变：,以相对伸长为正，相对缩短为负。,以直角的减小为正，反之为负。,2. 在构件内某点处取出一