材料力学课件 第一章绪论

上海工程技术大学基础教学学院工程力学部 112 材料力学的基本假设11 材料力学的任务与研究对象13 外力与内力14 材料力学研究的主要内容小结力学在各领域的应用、第一章 绪 论211 材料力学的任务与研究对象一、强度、刚度与稳定性1.构件 ： 组成机器或结构物的每一个元件AD： 梁； BC： 杆；静力学：可求 AD梁 A、 B、 D处的约束反力。即：）受力图 ）列平衡方程 若： 解得: 3（ 1）足够的强度； （ 2）足够的刚度； （ 3）足够的稳定性。问题 ： 1、 此结构能否正常的工作？1)梁是否会断、2) 支撑杆能否被压坏，2、要正常工作应有那几个指标来衡量？ 强度 ： 抵抗破坏的能力 。AD不折断， BC不被压坏。刚度 ： 构件抵抗变形的能力。稳定性 ： 构件保持原平衡状态的能力。即：是否能负担起应当承受的载荷？ 弯曲变形是否过大；并能否保持原平衡状态不变？4AD梁的强度问题AD梁的刚度问题BC杆的强度问题BC杆的稳定性问题5（ 1）强度：（ 2）刚度：（ 3）稳定性：衡量构件安全工作的三个主指标 ： 构件在外力作用下抵抗破坏的能力。构件在外力作用下抵抗变形的能力。构件在外力作用下保持原有平衡状态的能力。构件的强度、刚度和稳定性是与构件的材料、截面形状与尺寸 、 成本有关。结论： 材料力学是一门研究构件承载能力的科学。材料力学的任务：1）研究构件在外力作用下的内力、变形和破坏的有关规律；2）为设计构件提供有关强度、刚度和稳定性计算的基本原理和方法。 678材料力学就是通过对构件承载能力的研究，找到构件的截面尺寸、截面形状及所用 材料的力学性质 与所受荷载之间的内在关系，从而在既安全可靠又经济节省的前提下，为构件选择适当的材料和合理的截面尺寸、截面形状。材料的力学性质 ： 指材料在外力作用下表现的破坏和 变形的情况。可由实验测定。9理力 ： 研究对象是刚体，二、材料力学的研究对象材料力学是研究构件的承载能力与变形的问题。即物体的变形是可以忽略不计的。材料力学 ：研究 对象 ： 杆件 ， 是要变形的固体。横截面： 垂直长度方向的截面。轴线： 各横截面形心的连线。各横截面均相同的直杆。等直杆：杆轴梁10板壳 块体杆件杆：空间一个方向的尺度远大于其它两个方向的尺度，这种弹性体称为杆（ bar)板：空间一个方向的尺度远小于其它两个方向的尺度，且各处曲率均为零，这种弹性体称为板 Plate 壳：空间一个方向的尺度远小于其它两个方向的尺度，且至少有一方向的曲率不为零，这种弹性体称为壳 shell。体：空间三个方向且有相同量级的尺度，这种弹性体称为体 body。 11直杆 ： 轴线为直线的杆 。曲杆 ： 轴线为曲线的杆。等直杆 ： 各横截面的大 小相同的直杆。变截面直杆 ： 各横截面的大小不相同的直杆。杆杆的两个几何要素轴线： 各横截面中点的连线。横截面： 垂直于杆长度方向的截面。小结：为研究方便对变形体作一些必要的基本假设。12一、变形固体 ：二、变形固体的基本假设：1、连续性假设：2、均匀性假设：3、各向同性假设：12 变形固体及其基本假设在外力作用下发生变形的固体。认为变形固体整个体积内都被物质充满，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。认为变形固体沿各个方向的力学性质相同（不适合所有的材料） 。为什么要提出这些假设？13而 不变。AC杆水平，小变形：三、研究材料力学的前提条件 小变形。构件在外力作用下发生的变形与原尺寸相比非常小 。在求构件在外力作用下各杆的内力时，变形忽略不计，按杆件原尺寸计算。 12AA1FFBC求 N1、 N2 时，14材料力学研究的对象是杆件。就 所研究的对象 而言， 其它构件和物体 对 其 的 作用力 。一、外力 ：外力 ：AD梁：13 外力与内力称为此构件所受的外力 。BC杆： 外力 ：15外力的分类集中力， 力 偶。静荷载，体力：连续分布于物体内部各点上的力，交变载荷：随时间作周期性变化的载荷。 分布 力 ，动荷载 ：不随时间变化的荷载，随时间变化的荷载。或：随时间极缓慢变化的荷载。表面力： 作用于构件表面的力。按时间变化分为 ：冲击载荷：在瞬时发生突然变化的载荷。按作用方式分：自重。16二、内力与截面法 ：1 、内力的定义： 在外力作用下，构件内部各部分之间因相对位置改变而引起的相互作用力。2 、内力的特点： 连续分布于截面上各处； 随 外力的变化而变化。3 、截面法： 用以显示和求解内力的方法，其步骤为： 截开： 代替 ： 平衡：N分为两部分，在待求内力的截面处假想地将构件截用内力代替弃去部分对脱离体的作用；对脱离体列出平衡方程。脱离体 ；取其中一部分为 研究对象17三、应力比较 a、 b图杆所受力 情况 应力定义：一点处内力的集度，N N两杆的材料、长度均相同。两杆所受的内力相同， ；N显然粗杆更为安全。构杆的强度是与内力在截面上的分面和在某点处的聚集程度有关。或 一点处微小面积趋于零时单位面积上的内力。1 4 应力18 应力： 一点处内力的集度，或 一点处微小面积趋于零时单位面积上的内力。 全应力： A面积上的内力 P 截面； 截面。 正应力：垂直于截面的应力分量。 剪应力：切于截面的应力分量。三者 之间的关系：19应力的单位： ，或帕 ( Pa ) 。1 Mpa (兆帕） = 106 Pa , 1 GPa （ 吉帕） = 109 Pa。 钢的弹性模量： 铜的弹性模量：15 材料力学研究的主要内容杆的四种基本变形轴向拉压剪切扭转弯曲应力状态强度理论基本概念基本假设一、 主要内容：组合变形斜弯曲轴向拉压与弯曲弯曲与扭转实例外力内力应力强度变形 刚度截面的几何性质 二 、 分析方法： 压杆稳定20绪论小结一、衡量构件的承载能力：（ 1）强度：构件在外力作用下抵抗破坏的能力。（ 2）刚度：构件在外力作用下抵抗变形的能力。（ 3）稳定性：构件在外力作用下保持原有平衡状态的能力。二、 材料力学的任务材料力学就是通过对构件承载能力的研究，找到构件的截面尺寸、截面形状及所用 材料的力学性质 与所受荷载之间的内在关系，从而在既安全可靠又经济节省的前提下，为构件选择适当的材料和合理的截面尺寸、截面形状。21三、变形固体的基本假设：1、连续性假设 2、均匀性假设 3、各向同性假设四、研究材料力学的前提条件 小变形五、求内力的方法 截面法六、应力的概念 单位面积上内力的分布集度正应力，剪（切）应力2223242526强度强度和刚度刚度27大型结构静动态分析软件飞速发展大型结构静动态分析软件飞速发展SAP5;SU