材料力学 第一章绪论及基本概念

材 料 力 学中国电力出版社CAILIAOLIXUE黄孟生 主编普通高等教育 ”十一五 ”规划教材作者 :黄孟生绪论及基本概念绪论及基本概念第一章第一章作者 :黄孟生 1-1 材料力学的任务材料力学的任务组成建筑物、机器的部件，被称为 构件 。连杆、轴、齿轮等梁、板、柱；浦浦 东东 开开 发发 区区高层建筑高层建筑房屋建筑房屋建筑大型桥梁大型桥梁长江三峡工程长江三峡工程大型水利工程设施大型水利工程设施机械机械设计构件应满足的三方面要求：1、 强度 要求：2、 刚度 要求：构件抵抗破坏的能力。构件抵抗变形的能力。构件在外力作用下，具有保持原有平衡形式的能力。3、 稳定性 要求：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 1966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。 在主拱圈的上边两端又各加设了二个小拱，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%）。 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。 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 构件的分类和杆件的基本变形一、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、杆件的基本变形1、轴向拉伸和压缩2、扭 转3、弯 曲T T纵线轴线F F F FA BF Me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 截面法和应力一、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、截面法1、截开 假想用一平面，将杆沿要求内力的截面 截 为两部分B CFiFnF1F22、代替F1F2B xzyoFRMo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）F1F2BFyFzFxMyMxMz四、应 力应力是指分布内力 的集度，或一点的内力。B Fi A B ip 正应力 切应力应力的单位： 1GPa =103MPa =109Pa1Pa = 1N/m2 1 MPa =106Pa， A上的平均应力 i点处的总 应力应力的符号： 正应力：切应力：B ip 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