材料力学第一章绪论2

第一章 绪 论1明确材料力学的研究对象、内容、方法及目的；介绍课程性质、与其它课程及生产实践关系；明确课程任务。引进应力和应变概念；本章目的基本要求区别变形体与刚体，正确理解变形固体的基本假设及其作用和意义；载荷的形式；理解内力及截面法习题： 1.2, 1.3, 1.4, 1.62研究物体上的力、物体在力作用下的力学行为（响应）、 响应机理以及力与 响应 之间的关系 物理学力学理论力学。 。多刚体力学分析力学一般力学材料力学弹性力学。 。断裂力学固体力学材料力学是固体力学的重要分支之一。计算流体动力学流体力学流体力学3工程结构和机械的组成单元： 构件构件作用： 承力 和 （ 或） 传递运动 。材料力学与生产实践的关系以上是构件设计与应用中必然遇到和必须解决的问题。材料力学因此而建立和发展。构件在外力或 外荷载 下将产生怎样的力学行为 或 响应 ？构件设计与应用中 需要科学处理的问题响应将会对构件工作产生怎样的影响？如何保证构件安全、正常工作？如何合理解决构件安全与经济间的矛盾？1234Jialile 伽利略 Galileo (1564 1642)意大利天文学家、力学家、哲学家。 伽利略是第一个把实验引进力学的科学家 。他 得到了摆的等时性定律，自由落体定律 ， 提出加速度的概念。材料力学发展简史5罗伯特 胡克 （ Hooke Robert 1635-1703）是 17世纪英国最杰出的科学家之一。他是英国著名的物理学家和天文学家，在光学、天文学、生物学等方面都有重大成绩，在力学方面的贡献更是卓越，是早期探索万有引力的科学家之一，并发现了有名的弹性定律。他的 显微图集 首次显示了动 植物和矿物的显微结构，并引入了 “细胞 ”一词。材料力学发展简史6我国东汉的经学家 郑玄 （公元 127 200），在注释 考工记 弓人 中 “量其力，有三均 ”这句话时，写下了 “假令弓力胜三石，引之中三尺，弛其弦，以绳缓擐之，每加物一石，则张一尺 ”。比胡克早 1500年提出力与变形成正比。 胡克 ： 1660年实验发现弹簧的力与变形成正比， 1678年发表论文 材料力学发展简史7拉格朗日 J-L.Lagrange， 1736 1813， 意大利 他用纯分析的方法发展了欧拉所开创的变分法，为变分法奠定了理论基础。把力学体系的运动方程从以力为基本概念的牛顿形式，改变为以能量为基本概念的分析力学形式，奠定了分析力学的基础。 材料力学发展简史8铁摩辛柯，Stephen Prokofievitch Timoshenko (1878 1972) 美籍俄罗斯力学家。 材料力学 铁木辛柯 ，盖尔1972， 科学出版杜材料力学发展简史9生产的发展，新型建筑物、运输工具、机械的发明与使用，冶金工业的发展、新材料的出现与应用，促使材料力学成为一门科学。 十八世纪以后Daniel Bernoulli , Euler， Lagrange, Coulomb, Navier, Thomas Young, Laplace, Cauchy, Poisson, Lame, Saint Venant 等等众多科学家在材料力学试验和理论上均做出了重要贡献，使其不断发展。材料力学发展简史10外部荷载作用下构件的响应理论力学 研究物体整体位置随时间变化，即通常所谓的刚体运动。1原子之间的相互作用使物体保持一定的形状。即在外部因素作用前，固体内粒子之间已存在相互作用力。研究内容 固体物理学F研究内容 11质点间相互作用程度改变，即产生附加作用，使质点间相对位置变化，宏观上物体尺寸与形状将产生变化。即物体 变形(Deformation)，称其为 变形体 (Deformable Body)。 2外部载荷研究内容12固体力学研究之三大基本原理 （ Newton体系）物体变形应满足几何关系：无空隙无重叠。物体的变形必须满足 变形协调关系外力作用下，物体（变形体）内部产生内力；所有的力必须满足力的 平衡关系12力与变形的关系； 物理关系 ，由材料力学性能决定。3三大基本原理13当构件受到外荷载作用而产生变形时，荷载作用点产生一定位移，在此过程中，外荷载做功；同时构件内将存储一定的变形能 (Deformation Energy) 。材料实验 ：研究材料的破坏机理；获得其力学性能及行为。构件实验 ：实测构件的力学响应；验证理论。能量原理 Lagrange 体系实验方法根据能量原理可建立寻求力、变形或位移的有效方法。一定条件下，能量法与力学三大原理存在等价性。能量原理，实验方法141.1 材料力学的任务15ABDCB CDCAB绪论 /材料力学的任务16问题1、对于 BC杆a） BC杆是否有足够的强度承受载荷？b） BC杆是否会产生过度的偏转和下垂？将产生多大的变形？c） 如果对 BC杆进行设计，应选择怎样的截面形状和尺寸，才能使杆件既安全（既不产生破坏又不产生过大的变形）又经济？2、对于 AB杆和 CD杆：绪论 /材料力学的任务17研究塔吊不致倾倒，确定所需配重W 1W 2研究组成塔吊的每一根杆件的受力以及受力以后是否会产生破坏或者选择怎样的截面形状、尺寸和材料。绪论 /材料力学的任务18材料力学是材料力学是 工程设计工程设计 的重要组成部的重要组成部，而一个，而一个 工程结构的设计工程结构的设计 包括确定组包括确定组成结构的构件的合适的尺寸，以确保成结构的构件的合适的尺寸，以确保它能承受一定的载荷作用，既不产生它能承受一定的载荷作用，既不产生断裂破坏又不产生过大的变形。断裂破坏又不产生过大的变形。绪论 /材料力学的任务19大型桥梁桥面结构桥面结构缆索与立柱缆索与立柱桥墩桥墩绪论 /材料力学的任务20承载能力 构件承受载荷的能力。1、强度 2、刚度 3、稳定性绪论 /材料力学的任务21强度 ： 构件在外力作用下抵抗破坏的能力（牢不牢的问题）。破坏 显著的塑性变形和断裂 ,丧失承载能 力。绪论 /材料力学的任务22F1F3F2F4F5 F6强度问题绪论 /材料力学的任务23强度问题绪论 /材料力学的任务24强度问题强度问题绪论 /材料力学的任务25弹性变形 外力解除以后可消失的变形。塑性变形 外力解除以后不能消失的变形。变形 构件尺寸与形状的变化。FF绪论 /材料力学的任务26