第七材料力学绪论

1、工程力学电子教案工程力学电子教案材料力学绪论材料力学绪论1第第 7 章章 材料力学绪论材料力学绪论 7-1 材料力学的任务材料力学的任务7-2 材料力学与生产实践的关系材料力学与生产实践的关系 7-3 可变形固体的性质及其基本假设可变形固体的性质及其基本假设 7-4 杆件的几何特性杆件的几何特性 1-5 杆件变形的基本形式杆件变形的基本形式工程力学电子教案工程力学电子教案材料力学绪论材料力学绪论27-1 材料力学的任务材料力学的任务结构物和机械由结构物和机械由构件构件组成。组成。工程力学电子教案工程力学电子教案材料力学绪论材料力学绪论3结构物实例结构物实例工程力学电子教案工程力学电子教案材料力

2、学绪论材料力学绪论4对构件在荷载作用下正常工作的要求对构件在荷载作用下正常工作的要求 . 具有足够的强度具有足够的强度荷载作用下构件不断荷载作用下构件不断裂，荷载去除后构件不产生过大的永久变形裂，荷载去除后构件不产生过大的永久变形(塑塑性变形性变形)FF(a)FF钢筋钢筋(b)工程力学电子教案工程力学电子教案材料力学绪论材料力学绪论5 美国的美国的Tacoma老桥于老桥于1940年年11月月7日因风力引日因风力引起的振动而产生断裂破坏。起的振动而产生断裂破坏。工程力学电子教案工程力学电子教案材料力学绪论材料力学绪论6荷载未作用时荷载未作用时塑形变形示例塑形变形示例荷载作用下荷载作用下F荷载去除

3、后荷载去除后工程力学电子教案工程力学电子教案材料力学绪论材料力学绪论7塑形变形示例塑形变形示例工程力学电子教案工程力学电子教案材料力学绪论材料力学绪论8 . 具有足够的刚度具有足够的刚度荷载作用下的弹性变形荷载作用下的弹性变形不超过工程允许范围。不超过工程允许范围。荷载未作用时荷载未作用时荷载去除后荷载去除后荷载作用下荷载作用下F工程力学电子教案工程力学电子教案材料力学绪论材料力学绪论9弹性变形示例弹性变形示例工程力学电子教案工程力学电子教案材料力学绪论材料力学绪论10 . 满足稳定性要求满足稳定性要求对于理想中心压杆是指对于理想中心压杆是指荷载作用下杆件能保持原有形态的平衡。荷载作用下杆件能

4、保持原有形态的平衡。理想中心压杆理想中心压杆工程力学电子教案工程力学电子教案材料力学绪论材料力学绪论11理想中心压杆理想中心压杆工程力学电子教案工程力学电子教案材料力学绪论材料力学绪论12 在满足上述强度、刚度和稳定性要求的同时，在满足上述强度、刚度和稳定性要求的同时，须尽可能合理选用材料和降低材料消耗量，以节须尽可能合理选用材料和降低材料消耗量，以节约投资。约投资。材料力学包含材料力学包含的两个方面的两个方面理论分析理论分析实验研究实验研究测定材料的力学测定材料的力学性能；解决某些性能；解决某些不能全靠理论分不能全靠理论分析的问题析的问题工程力学电子教案工程力学电子教案材料力学绪论材料力学绪

5、论137-2 材料力学与生产实践的关系材料力学与生产实践的关系赵州桥赵州桥( (石拱桥石拱桥) )595-605年年建，充分利用石料的抗压建，充分利用石料的抗压缩强度好的特性。缩强度好的特性。安澜竹索桥安澜竹索桥( (宋代建宋代建)()(1964年改为钢缆承托的索桥年改为钢缆承托的索桥) )充充分利用竹材的抗拉伸强度好分利用竹材的抗拉伸强度好的特性。的特性。工程力学电子教案工程力学电子教案材料力学绪论材料力学绪论14通过实验建立理论的初期通过实验建立理论的初期伽利略伽利略( (G.Galileo) )1638年提出计算梁强度的公年提出计算梁强度的公式式( (但结论不正确但结论不正确) )胡克胡

6、克( (R.Hooke) )1678年发年发表根据实验得出的物理定表根据实验得出的物理定律律胡克定律胡克定律工程力学电子教案工程力学电子教案材料力学绪论材料力学绪论15 材料力学是随生产的发展而建立的关于强度、材料力学是随生产的发展而建立的关于强度、刚度和稳定性计算的理论。刚度和稳定性计算的理论。生产实践生产实践科学实验科学实验材料力学材料力学工程力学电子教案工程力学电子教案材料力学绪论材料力学绪论167-3 可变形固体的性质及其基本假设可变形固体的性质及其基本假设 材料在荷载作用下都会产生变形材料在荷载作用下都会产生变形尺寸改变尺寸改变和形状改变和形状改变可变形固体。可变形固体。对可变形固体

7、的基本假设：对可变形固体的基本假设：. 连续性假设连续性假设无空隙、密实连续。无空隙、密实连续。 (1) 从受力构件内任意取出的体积单元内均不含从受力构件内任意取出的体积单元内均不含空隙；空隙； (2) 变形必须满足几何相容条件，变形后的固体变形必须满足几何相容条件，变形后的固体内既无内既无“空隙空隙”，亦不产生，亦不产生“挤入挤入”现象。现象。据此：据此：工程力学电子教案工程力学电子教案材料力学绪论材料力学绪论17 . 均匀性假设均匀性假设各点处材料的力学性能相同。各点处材料的力学性能相同。对常用工程材料，尚有各向同性假设。对常用工程材料，尚有各向同性假设。 . 小变形假设小变形假设构件在承

8、受荷载作用时，其构件在承受荷载作用时，其变形与构件的原始尺寸相比甚小，甚至可以略去变形与构件的原始尺寸相比甚小，甚至可以略去不计。不计。工程力学电子教案工程力学电子教案材料力学绪论材料力学绪论187-4 杆件的几何特性杆件的几何特性直杆直杆 曲杆曲杆主要几何因素：主要几何因素：横截面、轴线横截面、轴线等截面杆和变截等截面杆和变截面杆面杆工程力学电子教案工程力学电子教案材料力学绪论材料力学绪论197-5 杆件变形的基本形式杆件变形的基本形式. 轴向拉伸或轴向压缩轴向拉伸或轴向压缩木压杆木压杆 工程力学电子教案工程力学电子教案材料力学绪论材料力学绪论20. 剪切剪切工程力学电子教案工程力学电子教案

9、材料力学绪论材料力学绪论21剪切变形剪切变形工程力学电子教案工程力学电子教案材料力学绪论材料力学绪论22. 扭转扭转工程力学电子教案工程力学电子教案材料力学绪论材料力学绪论23扭转变形扭转变形工程力学电子教案工程力学电子教案材料力学绪论材料力学绪论24. 弯曲弯曲 F1=F2时时( (从而亦有从而亦有FA=FB) )车轴的车轴的AB部分不部分不受剪切受剪切纯弯曲纯弯曲。 车轴的外伸部分既受车轴的外伸部分既受弯又受剪弯又受剪横力弯曲横力弯曲工程力学电子教案工程力学电子教案材料力学绪论材料力学绪论25弯曲变形弯曲变形工程力学电子教案工程力学电子教案材料力学绪论材料力学绪论26 工程中常用构件在荷载

10、作用下，大多为几种基工程中常用构件在荷载作用下，大多为几种基本变形形式的组合本变形形式的组合组合变形。组合变形。烟囱烟囱(压缩压缩+横力弯横力弯曲曲)齿轮传动轴齿轮传动轴(扭转扭转+水平面内水平面内横力弯曲横力弯曲+竖直竖直面内横力弯曲面内横力弯曲)厂房吊车立柱厂房吊车立柱(压缩压缩+纯弯曲纯弯曲)工程力学电子教案工程力学电子教案材料力学绪论材料力学绪论27赵州桥赵州桥 世界上现存最早、跨度最大的空腹式单孔圆弧世界上现存最早、跨度最大的空腹式单孔圆弧拱石桥。位于中国河北省赵县，跨拱石桥。位于中国河北省赵县，跨洨洨水。原名安水。原名安济桥，俗称大石桥。隋开皇十五年至大业元年济桥，俗称大石桥。隋开

11、皇十五年至大业元年(595605年年)由匠人李春修建。净跨由匠人李春修建。净跨 37.02 m，矢高，矢高7.23 m，桥面宽，桥面宽9 m。拱由。拱由28券券(窄拱窄拱)并列组成。并列组成。大拱券上两端各建有两个小拱大拱券上两端各建有两个小拱(净跨分别为净跨分别为2.85 m和和3.81 m)，以减轻桥身自重和增大泄洪面积。由，以减轻桥身自重和增大泄洪面积。由于桥位良好、基底应力适宜，千余年来虽经多次于桥位良好、基底应力适宜，千余年来虽经多次洪水和地震，桥身基本完好。该桥构思精巧，造洪水和地震，桥身基本完好。该桥构思精巧，造型稳重，是世界桥梁史上的杰作。型稳重，是世界桥梁史上的杰作。1961

12、年定为中年定为中国全国重点文物保护单位。国全国重点文物保护单位。工程力学电子教案工程力学电子教案材料力学绪论材料力学绪论28安澜竹索桥安澜竹索桥 安澜竹索桥是国家重点文物保护单位，相传始安澜竹索桥是国家重点文物保护单位，相传始建于李冰建都江堰的战国末期，宋代时重建。历建于李冰建都江堰的战国末期，宋代时重建。历史上这座桥曾毁坏过几次，当时的政府均马上加史上这座桥曾毁坏过几次，当时的政府均马上加以重修。这座桥原为一座竹索桥，现已改建成钢以重修。这座桥原为一座竹索桥，现已改建成钢索桥，只是表面进行了仿竹木处理。全桥有九墩索桥，只是表面进行了仿竹木处理。全桥有九墩八孔，长八孔，长340 m,宽宽1.4

13、 m ，高，高13 m。工程力学电子教案工程力学电子教案材料力学绪论材料力学绪论29胡克（胡克（Hooke Robert,16351703年年) 胡克胡克1635年出生于英格兰怀特岛清水村年出生于英格兰怀特岛清水村,1653年年到牛津大学作工读生。到牛津大学作工读生。 1655年成为玻意耳的助手，年成为玻意耳的助手，由于他的实验才能，由于他的实验才能，1662年被任命为皇家学会的实年被任命为皇家学会的实验主持人，验主持人，1663年获硕士学位，同年被选为皇家学年获硕士学位，同年被选为皇家学会正式会员，又兼任了学会陈列室管理员和图书会正式会员，又兼任了学会陈列室管理员和图书 17世纪英国优秀的物

14、理学家和天文学家。他的世纪英国优秀的物理学家和天文学家。他的成就是多方面的。在光学和引力研究方面仅次于牛成就是多方面的。在光学和引力研究方面仅次于牛顿，而作为科学仪器的发明者和设计者，在当时是顿，而作为科学仪器的发明者和设计者，在当时是无与伦比的。无与伦比的。工程力学电子教案工程力学电子教案材料力学绪论材料力学绪论30 1665年，胡克提出了光的波动学说，将光振动年，胡克提出了光的波动学说，将光振动的传播同水波的传播相比较。的传播同水波的传播相比较。1672年，他进一步指年，他进一步指出，光振动可以垂直于光传播的方向，他还研究了出，光振动可以垂直于光传播的方向，他还研究了云母片的颜色，确认光现

15、象随着云母片厚度的变化云母片的颜色，确认光现象随着云母片厚度的变化而变化。而变化。管理员。管理员。1665年任格雷姆学院几何学教授，年任格雷姆学院几何学教授，16671683年任学会秘书并负责出版会刊。年任学会秘书并负责出版会刊。1703年在伦敦年在伦敦逝世。逝世。 胡克根据弹簧实验的结果，于胡克根据弹簧实验的结果，于1678年得出了胡年得出了胡克定律，即在比例极限内，弹性物体的应力与应变克定律，即在比例极限内，弹性物体的应力与应变成正比。成正比。工程力学电子教案工程力学电子教案材料力学绪论材料力学绪论31 胡克的主要著作有胡克的主要著作有显微检测法显微检测法、哲学实哲学实验与观察验与观察等。

16、等。 1674年，胡克根据修正的惯性原理，以及离开年，胡克根据修正的惯性原理，以及离开太阳的离心力同向着太阳的吸引力之间的平衡，提太阳的离心力同向着太阳的吸引力之间的平衡，提出了行星运动的理论。出了行星运动的理论。工程力学电子教案工程力学电子教案材料力学绪论材料力学绪论32伽利略（伽利略（Galileo Galilei,15641642年年) 意大利物理学家、天文学家。生于意大利北部意大利物理学家、天文学家。生于意大利北部佛罗伦萨一个贵族的家庭。佛罗伦萨一个贵族的家庭。1581年入比萨大学学年入比萨大学学医。主张研究自然界必须进行系统的观察和实验，医。主张研究自然界必须进行系统的观察和实验，是近代实验科学与机械唯物主义的奠基者之一。是近代实验科学与机械唯物主义的奠基者之一。通过实验，推翻了向来奉为权威的亚里士多德关通过实验，推翻了向来奉为权威的亚里士多德关于于“物体下落的速度和重量成比例物体下落的速度和重量成比例”的学说。还的学说。还发现物体的惯性定律、摆振动的等时性、抛体运发现物体的惯性定律、摆振动的等时性、抛体运行定律，并确定了伽利略相对性原理，因而被认行