材料力学 第一章绪论

返回主目录返回主目录MECHANICS OF MATERIALS材料力学材料力学第一章 第一章 绪论绪论 1.9结论结论 与讨论与讨论 1.4内力内力 、截面法和应力的概念、截面法和应力的概念 1.7工程工程 构件的强度、刚度和稳定问题构件的强度、刚度和稳定问题 1.2变形变形 固体的基本假设固体的基本假设 1.8工程设计工程设计 程序程序 1.6杆件变形的基本形式杆件变形的基本形式 1.1材料力学材料力学 的任务的任务本章内容本章内容 1.3外力外力 及其分类及其分类 1.5变形与应变变形与应变第 1章 绪论第 1章 绪论自然要提出如下问题：1） 每人所承受的重力？2） 若扁担的材料、截面尺寸已定，扁担能承载此重物吗？3） 扁担的材料已定，若扁担能承载此重物，截面形状、尺寸？4） 扁担截面形状、尺寸已定，若扁担能承载此重物，材料？5） 扁担弯曲成什么形状？6） 挠度如何？研究内容（ CONTENTS） ：材料力学是研究构件在外力作用下变形和破坏规律、材料的力学性质、构件截面形状和尺寸与其承载能力之间关系的科学。材料力学的任务研究内容材料力学的任务研究内容强度（ STRENGTH） ：是指构件在外力作用下抵抗破坏的能力。刚度（ RIGIDITY） ：是指构件在外力作用下抵抗变形的能力。稳定性（ STABILITY)：是指构件在外力作用下保持其原有平衡状态的能力。 材料力学的任务基本要求材料力学的任务基本要求任务（ TASK） ：在保证构件满足强度、刚度和稳定性的要求下，为设计既经济又安全的构件提供必要的理论基础和计算方法。 材料力学的任务（材料力学的任务（ task）变形固体的基本假设变形固体的基本假设变形固体的基本假设变形固体的基本假设(弹性体弹性体 模型的 理想化理想化 )各向同性假设：各向同性假设： 微观各向异性，宏观各向同性。微观各向异性，宏观各向同性。连续性假设：连续性假设： 组成固体的物质不留空隙地充满固体的体积。组成固体的物质不留空隙地充满固体的体积。均匀均匀 性假设：性假设： 各部分的力学性能是相同的。各部分的力学性能是相同的。微观不连续微观不连续 ，宏观连续。，宏观连续。 微观不均匀微观不均匀 ，宏观均匀。 ，宏观均匀。 微观各向异性，宏观各向同性。微观各向异性，宏观各向同性。 变形固体的三个基本假设变形固体的三个基本假设由于有连续，材料内任一点的力学量才是该点坐标的连续函数由于有连续，材料内任一点的力学量才是该点坐标的连续函数灰口铸铁的显微组织 弹性体模型的理想化弹性体模型的理想化 -实例实例 1球墨铸铁的显微组织 弹性体模型的理想化弹性体模型的理想化 -实例实例 2普通钢材的显微组织 弹性体模型的理想化弹性体模型的理想化 -实例实例 3优质钢材的显微组织 弹性体模型的理想化弹性体模型的理想化 -实例实例 4高分子材料微观结构各向同性与各向异性各向同性与各向异性均匀连续问题均匀连续问题 弹性体模型的理想化弹性体模型的理想化 -实例实例 5外力及其分类外力及其分类集中载荷与分布载荷静载荷与动载荷表面力与体积力载荷缓慢地由零增加到某一定值，以后保持不变，或变动很不显著，即为静载荷。内力内力内力、截面法和应力的概念内力、截面法和应力的概念截面法截面法应力应力变形与应变变形与应变内力：变形引起的物体内部附加力F1 F3F2 Fn假想截面F1F2F3Fn分布内力什么是内力什么是内力物体因外力作用而变形，其内部各部分之间因相对位置改变而引起的相互作用，就是内力。内力、截面法和应力的概念内力、截面法和应力的概念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。F1 F3F2 Fn假想截面 F1F2F3Fn分布内力内力必须满足平衡条件内力必须满足平衡条件内力、截面法和应力的概念内力、截面法和应力的概念弹性体内力的特征弹性体内力的特征(1)连续分布力系(2)与外力组成平衡力系内力、截面法和应力的概念内力、截面法和应力的概念截面法（截面法（ Method of section）的步骤：）的步骤： 用假想截面切开（用假想截面切开（ Cut）；）； 画出该截面的内力（画出该截面的内力（ Draw）；）； 列平衡方程求解（列平衡方程求解（ Write down）；）；求内力的方法求内力的方法 :截面法截面法内力、截面法和应力的概念内力、截面法和应力的概念一切、二抛、三代、四平一切、二抛、三代、四平F1 F3F2 Fn假想截面F1F2F3Fn分布内力截面法（截面法（ Method of section）求内力的方法求内力的方法内力、截面法和应力的概念内力、截面法和应力的概念FNx=FF FF内力随外力改变而改变力内力随外力改变而改变力内力、截面法和应力的概念内力、截面法和应力的概念M M0M0 M0M0内力随外力改变而改变力矩内力随外力改变而改变力矩内力、截面法和应力的概念内力、截面法和应力的概念内力内力 物体内部各部分之间因外力物体内部各部分之间因外力而引起的附加作用力。内力不能是任而引起的附加作用力。内力不能是任意的，必须满足平衡条件意的，必须满足平衡条件内力特点内力特点内力、截面法和应力的概念内力、截面法和应力的概念内力、截面法和应力的概念内力、截面法和应力的概念应力的概念应力的概念应力：内力的集度，反映构件的受力程度。1.5变形与应变变形与应变l 线应变l切应变（剪应变）F F变形与应变的联系与区别变形与应变的联系与区别线变形反映的是线段长度的改变量，与线段的长度（或线变形反映的是线段长度的改变量，与线段的长度（或 角度的大角度的大小）有关；而线应变（或角应变）是在极限情小）有关；而线应变（或角应变）是在极限情 况下导出的，消除况下导出的，消除了长度（或角度）的影响，它们只与了长度（或角度）的影响，它们只与 点的位置和指定的方向有关。点的位置和指定的方向有关。是对过某点的某一方向而言，是对过某点的某一方向而言， 是对过某点某一对垂直方向而是对过某点某一对垂直方向而言的。一般来说，变形体中所选择的点和方向不同，其言的。一般来说，变形体中所选择的点和方向不同，其 和和 也也将不同。因此，将不同。因此， 和和 必须指明是对哪一点沿哪一方向。必须指明是对哪一点沿哪一方向。变形是指物体的大小和形状的变化。沿某一线段方向长度的改变 量，称为线变形。任意角度的改变称为角变形。单位长度线段的线变形称为线应变。直角的角变形当两边长度趋向于 0时的极限，称为剪应变。1.5变形与应变变形与应变线应变与剪应变计算线应变与剪应变计算ab边的平均线应变边的平均线应变 ：ab,ad两边夹角的变化两边夹角的