材料力学第一章绪论课件

MechanicsofMaterials材料力学主要研究杆件的强度、刚度和稳定性等问题，以理论分析为基础，培养学生将工程实际问题提炼成力学问题（即力学建模），从而进行求解的能力以及实验技能，发挥其他课程不可替代的综合素质教育作用，为后续课程的学习打下坚实的基础。材料力学研究什么？1/10/2023MechanicsofMaterials材料力学主要研究1MechanicsofMaterials1/10/2023MechanicsofMaterials1/8/20232MechanicsofMaterials1/10/2023MechanicsofMaterials1/8/20233MechanicsofMaterialsroller1/10/2023MechanicsofMaterialsroller1/4MechanicsofMaterials1/10/2023MechanicsofMaterials1/8/20235MechanicsofMaterials理论力学材料力学研究物体机械运动一般规律的科学——刚体研究构件承载能力的一门科学——变形固体1/10/2023MechanicsofMaterials理论力学材料力学6第一章绪论§1-1材料力学的任务§1-2变形固体的基本假设§1-3外力及其分类§1-4内力、截面法和应力的概念§1-5变形与应变§1-6杆件变形的基本形式1/10/2023第一章绪论§1-1材料力学的任务1/8/20237第一章绪论工程结构或机械的各组成部分统称为构件§1-1材料力学的任务1/10/2023第一章绪论工程结构或机械的各组成部分统称为构件§1-18第一章绪论工程结构或机械结构实例：1/10/2023第一章绪论工程结构或机械结构实例：1/8/20239第一章绪论工程结构或机械结构实例：1/10/2023第一章绪论工程结构或机械结构实例：1/8/202310第一章绪论工程结构或机械结构实例：1/10/2023第一章绪论工程结构或机械结构实例：1/8/202311第一章绪论§1-1材料力学的任务对构件在荷载作用下正常工作的要求Ⅰ.

具有足够的强度——规定荷载作用下不应破坏。FFaFF钢筋b1/10/2023第一章绪论§1-1材料力学的任务对构件在荷载作用下正常12第一章绪论§1-1材料力学的任务美国的Tacoma老桥于1940年11月7日因风力引起的振动而产生断裂强度问题：1/10/2023第一章绪论§1-1材料力学的任务美国的Taco13第一章绪论§1-1材料力学的任务强度问题：垮塌后的彩虹桥1999年1月4日，我国重庆市綦江县彩虹桥发生垮塌，造成：

40人死亡；

14人受伤；直接经济损失631万元。1/10/2023第一章绪论§1-1材料力学的任务强度问题：垮塌后的彩虹14第一章绪论§1-1材料力学的任务对构件在荷载作用下正常工作的要求Ⅱ.具有足够的刚度——荷载作用下的弹性变形不超过工程允许范围。荷载未作用时荷载去除后荷载作用下F1/10/2023第一章绪论§1-1材料力学的任务对构件在荷载作用下正常15第一章绪论§1-1材料力学的任务弹性变形：1/10/2023第一章绪论§1-1材料力学的任务弹性变形：1/8/2016第一章绪论§1-1材料力学的任务刚度问题：1/10/2023第一章绪论§1-1材料力学的任务刚度问题：1/8/2017第一章绪论§1-1材料力学的任务刚度问题：1/10/2023第一章绪论§1-1材料力学的任务刚度问题：1/8/2018第一章绪论§1-1材料力学的任务对构件在荷载作用下正常工作的要求Ⅲ.满足稳定性要求——荷载作用下杆件能保持原有形态的平衡。1/10/2023第一章绪论§1-1材料力学的任务对构件在荷载作用下正常19第一章绪论§1-1材料力学的任务稳定性问题：1/10/2023第一章绪论§1-1材料力学的任务稳定性问题：1/8/220第一章绪论§1-1材料力学的任务稳定性问题：1/10/2023第一章绪论§1-1材料力学的任务稳定性问题：1/8/221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，以节约投资。第一章绪论材料力学包含的两个方面理论分析实验研究测定材料的力学性能；解决某些不能全靠理论分析的问题1/10/2023在满足上述强度、刚度和稳定性要求的同时，须尽可22第一章绪论对可变形固体的基本假设：§1-2变形固体的基本假设Ⅰ.连续性假设——物质不留空隙地充满了整个固体。（可用微积分数学工具，力学量是坐标连续函数。）

Ⅱ.均匀性假设——固体内各点处材料的力学性能相同。（晶粒在统计意义上是平均的）。

Ⅲ.各向同性假设——固体内各点沿各方向的力学性质完全相同。（这样的材料称为各向同性材料；沿各方向的力学性质不同的材料称为各向异性材料。）1/10/2023第一章绪论对可变形固体的基本假设：§1-2变形固体的基23第一章绪论外力按作用方式分：体积力：

重力、惯性力；表面力：水压力、面接触的力；§1-3外力及其分类1/10/2023第一章绪论外力按作用方式分：§1-3外力及其分24第一章绪论§1-3外力及其分类钢筋混凝土结构的自重是主要载荷1/10/2023第一章绪论§1-3外力及其分类钢筋混凝土结构的自重是主25第一章绪论§1-3外力及其分类水闸的水压力是表面力，为分布载荷1/10/2023第一章绪论§1-3外力及其分类水闸的水压力是表面力，为26第一章绪论外力按分布面积分：分布力：体积力、表面力；集中力：火车车轮对钢轨、支座等。§1-3外力及其分类1/10/2023第一章绪论外力按分布面积分：§1-3外力及其分27第一章绪论外力按随时间变化分：静载荷：自重，变化相对较慢；动载荷：交变载荷、冲击；§1-3外力及其分类1/10/2023第一章绪论外力按随时间变化分：§1-3外力及其28第一章绪论§1-4内力、截面法和应力的概念内力：受外力作用引起的相互作用；材料力学中的内力：物体内部各部分之间因外力而引起的附加相互作用力，即“附加内力”；内力随外力的增加而加大，随外力的撤除而消失。1/10/2023第一章绪论§1-4内力、截面法和应力的概念内力：受外力29第一章绪论§1-4内力、截面法和应力的概念主矢主矩xyzFNTFsyFszMyMz内力：轴向分量:力：轴力FN力矩：扭矩T横向分量:力：剪力Fsy、FSZ力矩：弯矩My、Mz1/10/2023第一章绪论§1-4内力、截面法和应力的概念主矢主矩xy30第一章绪论§1-4内力、截面法和应力的概念截面法的求解步骤：截开代替平衡1/10/2023第一章绪论§1-4内力、截面法和应力的概念截面法的求解31§1-4内力、截面法和应力的概念例1-4-1：在载荷F作用下的悬臂梁如图所示，试确定截面m—m上的内力。第一章绪论FSMFFaamm1/10/2023§1-4内力、截面法和应力的概念例1-4-1：在载荷F作用32第一章绪论§1-4内力、截面法和应力的概念例1-4-2：钻床如图所示，在载荷P作用下，试确定截面m—m上的内力。1/10/2023第一章绪论§1-4内力、截面法和应力的概念例1-4-233第一章绪论∴POFNM1/10/2023第一章绪论∴POFNM1/8/202334第一章绪论§1-4内力、截面法和应力的概念应力：内力系在某点的内力集度，反映内力系在该点的强弱。FNAC1/10/2023第一章绪论§1-4内力、截面法和应力的概念应力：内力系35第一章绪论§1-4内力、截面法和应力的概念应力p可分解：正应力——；

切应力——。p应力单位：牛/米2（N/m2），称为帕斯卡或简称帕（Pa）。通常使用的是兆帕，即MPa（1MPa=106Pa)1/10/2023第一章绪论§1-4内力、截面法和应力的概念应力p可分解36第一章绪论§1-5变形和应变xyMM’DxMLNM’L’N’Dx+s1/10/2023第一章绪论§1-5变形和应变xyMM’DxML37第一章绪论线应变与角应变DxMLNM’L’N’Dx+s1/10/2023第一章绪论线应变与角应变DxMLNM’L’N’Dx+38例1-5-1:求ab边的平均应变和ab、ad两边夹角的变化250200adcba’0.025g第一章绪论1/10/2023例1-5-1:求ab边的平均应变和ab、ad两边夹角的变化39第一章绪论250200adcba’0.025g1/10/2023第一章绪论250200adcba’0.025g1/8/240小变形假设ABCFδ1δ2δ远小于构件的最小尺寸，在研究构件的平衡和运动时按变形前的原始尺寸进行计算，以保证问题在几何上是线性的。这样，计算得到了很大的简化。第一章绪论1/10/2023小变形假设ABCFδ1δ2δ远小于构件的最小尺寸，在41P第一章绪论FN1FN2P1/10/2023P第一章绪论FN1FN2P1/8/202342§1-6杆件变形的基本形式构件的分类：杆件、板壳*、块体*杆件：直杆：折杆：曲杆：等截面直杆、变截面直杆等截面折杆、变截面折杆*等截面曲杆、变截面曲杆*第一章绪论第一章绪论1/10/2023§1-6杆件变形的基本形式构件的分类：杆件、板壳*、43杆件——纵向尺寸（长度）远比横向尺寸大得多的构件。直杆——轴线为直线的杆曲杆——轴线为曲线的杆等截面直杆——横截面的形状和大小不变的直杆第一章绪论§1-6杆件变形的基本形式1/10/2023杆件——纵向尺寸（长度）远比横向尺寸大得多的构件。直杆——轴44板和壳：构件一个方向的尺寸（厚度）远小于其它两个方向的尺寸。块件：三个方向（长、宽、高）的尺寸相差不多的构件

第一章绪论§1-6杆件变形的基本形式1/10/2023板和壳：构件一个方向的尺寸（厚度）远小于其它两个方向的尺寸。45第一章绪论1、拉伸或压缩实例1/10/2023第一章绪论1、拉伸或压缩实例1/8/2023461、轴向拉伸或压缩受力特征变形特征第一章绪论1/10/20231、轴向拉伸或压缩受力特征第一章绪论1/8/2023472、剪切实例第一章绪论1/10/20232、剪切实例第一章绪论1/8/2023482、剪切第一章绪论受力特征变形特征1/10/20232、剪切第一章绪论受力特征1/8/2023493、扭转实例第一章绪论1/10/20233、扭转实例第一章绪论1/8/2023503、扭转第一章绪论受力特征变形特征1/10/20233、扭转第一章绪论受力特征1/8/2023514、弯曲实例第一章绪论1/10/20234、弯曲实例第一章绪论1/8/2023524、弯曲第一章绪论受力特征变形特征1/10/20234、弯曲第一章绪论受力特征1/8/202353Anyquestion?第一章绪论1/10/2023Anyquestion?第一章绪论1/8/202354刚体静力学中关于平衡的理论和方法能否应用于材料力学？上述两种情形下对弹性杆的平衡和变形将会产生什么影响？第一章绪论讨论1/10/2023刚体静力学中关于平衡的理论和方法能否应用于材料力学？上55祝大家学习愉快!第一章绪论1/10/2023祝大家学习愉快!第一章绪论1/8/202356MechanicsofMaterials材料力学主要研究杆件的强度、刚度和稳定性等问题，以理论分析为基础，培养学生将工程实际问题提炼成力学问题（即力学建模），从而进行求解的能力以及实验技能，发挥其他课程不可替代的综合素质教育作用，为后续课程的学习打下坚实的基础。材料力学研究什么？1/10/2023MechanicsofMaterials材料力学主要研究57MechanicsofMaterials1/10/2023MechanicsofMaterials1/8/202358MechanicsofMaterials1/10/2023MechanicsofMaterials1/8/202359MechanicsofMaterialsroller1/10/2023MechanicsofMaterialsroller1/60MechanicsofMaterials1/10/2023MechanicsofMaterials1/8/202361MechanicsofMaterials理论力学材料力学研究物体机械运动一般规律的科学——刚体研究构件承载能力的一门科学——变形固体1/10/2023MechanicsofMaterials理论力学材料力学62第一章绪论§1-1材料力学的任务§1-2变形固体的基本假设§1-3外力及其分类§1-4内力、截面法和应力的概念§1-5变形与应变§1-6杆件变形的基本形式1/10/2023第一章绪论§1-1材料力学的任务1/8/202363第一章绪论工程结构或机械的各组成部分统称为构件§1-1材料力学的任务1/10/2023第一章绪论工程结构或机械的各组成部分统称为构件§1-164第一章绪论工程结构或机械结构实例：1/10/2023第一章绪论工程结构或机械结构实例：1/8/202365第一章绪论工程结构或机械结构实例：1/10/2023第一章绪论工程结构或机械结构实例：1/8/202366第一章绪论工程结构或机械结构实例：1/10/2023第一章绪论工程结构或机械结构实例：1/8/202367第一章绪论§1-1材料力学的任务对构件在荷载作用下正常工作的要求Ⅰ.

具有足够的强度——规定荷载作用下不应破坏。FFaFF钢筋b1/10/2023第一章绪论§1-1材料力学的任务对构件在荷载作用下正常68第一章绪论§1-1材料力学的任务美国的Tacoma老桥于1940年11月7日因风力引起的振动而产生断裂强度问题：1/10/2023第一章绪论§1-1材料力学的任务美国的Taco69第一章绪论§1-1材料力学的任务强度问题：垮塌后的彩虹桥1999年1月4日，我国重庆市綦江县彩虹桥发生垮塌，造成：

40人死亡；

14人受伤；直接经济损失631万元。1/10/2023第一章绪论§1-1材料力学的任务强度问题：垮塌后的彩虹70第一章绪论§1-1材料力学的任务对构件在荷载作用下正常工作的要求Ⅱ.具有足够的刚度——荷载作用下的弹性变形不超过工程允许范围。荷载未作用时荷载去除后荷载作用下F1/10/2023第一章绪论§1-1材料力学的任务对构件在荷载作用下正常71第一章绪论§1-1材料力学的任务弹性变形：1/10/2023第一章绪论§1-1材料力学的任务弹性变形：1/8/2072第一章绪论§1-1材料力学的任务刚度问题：1/10/2023第一章绪论§1-1材料力学的任务刚度问题：1/8/2073第一章绪论§1-1材料力学的任务刚度问题：1/10/2023第一章绪论§1-1材料力学的任务刚度问题：1/8/2074第一章绪论§1-1材料力学的任务对构件在荷载作用下正常工作的要求Ⅲ.满足稳定性要求——荷载作用下杆件能保持原有形态的平衡。1/10/2023第一章绪论§1-1材料力学的任务对构件在荷载作用下正常75第一章绪论§1-1材料力学的任务稳定性问题：1/10/2023第一章绪论§1-1材料力学的任务稳定性问题：1/8/276第一章绪论§1-1材料力学的任务稳定性问题：1/10/2023第一章绪论§1-1材料力学的任务稳定性问题：1/8/277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，以节约投资。第一章绪论材料力学包含的两个方面理论分析实验研究测定材料的力学性能；解决某些不能全靠理论分析的问题1/10/2023在满足上述强度、刚度和稳定性要求的同时，须尽可78第一章绪论对可变形固体的基本假设：§1-2变形固体的基本假设Ⅰ.连续性假设——物质不留空隙地充满了整个固体。（可用微积分数学工具，力学量是坐标连续函数。）

Ⅱ.均匀性假设——固体内各点处材料的力学性能相同。（晶粒在统计意义上是平均的）。

Ⅲ.各向同性假设——固体内各点沿各方向的力学性质完全相同。（这样的材料称为各向同性材料；沿各方向的力学性质不同的材料称为各向异性材料。）1/10/2023第一章绪论对可变形固体的基本假设：§1-2变形固体的基79第一章绪论外力按作用方式分：体积力：

重力、惯性力；表面力：水压力、面接触的力；§1-3外力及其分类1/10/2023第一章绪论外力按作用方式分：§1-3外力及其分80第一章绪论§1-3外力及其分类钢筋混凝土结构的自重是主要载荷1/10/2023第一章绪论§1-3外力及其分类钢筋混凝土结构的自重是主81第一章绪论§1-3外力及其分类水闸的水压力是表面力，为分布载荷1/10/2023第一章绪论§1-3外力及其分类水闸的水压力是表面力，为82第一章绪论外力按分布面积分：分布力：体积力、表面力；集中力：火车车轮对钢轨、支座等。§1-3外力及其分类1/10/2023第一章绪论外力按分布面积分：§1-3外力及其分83第一章绪论外力按随时间变化分：静载荷：自重，变化相对较慢；动载荷：交变载荷、冲击；§1-3外力及其分类1/10/2023第一章绪论外力按随时间变化分：§1-3外力及其84第一章绪论§1-4内力、截面法和应力的概念内力：受外力作用引起的相互作用；材料力学中的内力：物体内部各部分之间因外力而引起的附加相互作用力，即“附加内力”；内力随外力的增加而加大，随外力的撤除而消失。1/10/2023第一章绪论§1-4内力、截面法和应力的概念内力：受外力85第一章绪论§1-4内力、截面法和应力的概念主矢主矩xyzFNTFsyFszMyMz内力：轴向分量:力：轴力FN力矩：扭矩T横向分量:力：剪力Fsy、FSZ力矩：弯矩My、Mz1/10/2023第一章绪论§1-4内力、截面法和应力的概念主矢主矩xy86第一章绪论§1-4内力、截面法和应力的概念截面法的求解步骤：截开代替平衡1/10/2023第一章绪论§1-4内力、截面法和应力的概念截面法的求解87§1-4内力、截面法和应力的概念例1-4-1：在载荷F作用下的悬臂梁如图所示，试确定截面m—m上的内力。第一章绪论FSMFFaamm1/10/2023§1-4内力、截面法和应力的概念例1-4-1：在载荷F作用88第一章绪论§1-4内力、截面法和应力的概念例1-4-2：钻床如图所示，在载荷P作用下，试确定截面m—m上的内力。1/10/2023第一章绪论§1-4内力、截面法和应力的概念例1-4-289第一章绪论∴POFNM1/10/2023第一章绪论∴POFNM1/8/202390第一章绪论§1-4内力、截面法和应力的概念应力：内力系在某点的内力集度，反映内力系在该点的强弱。FNAC1/10/2023第一章绪论§1-4内力、截面法和应力的概念应力：内力系91第一章绪论§1-4内力、截面法和应力的概念应力p可分解：正应力——；

切应力——。p应力单位：牛/米2（N/m2），称为帕斯卡或简称帕（Pa）。通常使用的是兆帕，即MPa（1MPa=106Pa)1/10/2023第一章绪论§1-4内力、截面法和应力的概念应力p可分解92第一章绪论§1-5变形和应变xyMM’DxMLNM’L’N’Dx+s1/10/2023第一章绪论§1-5变形和应变xyMM’DxML93第一章绪论线应变与角应变DxMLNM’L’N’Dx+s1/10/2023第一章绪论线应变与角应变DxMLNM’L’N’Dx+94例1-5-1:求ab边的平均应变和ab、ad两边夹角的变化250200adcba’0.025g第一章绪论1/10/2023例1-5-1:求ab边的平均应变和ab、ad两边夹角的变化95第一章绪论250200adcba’0.025g1/10/2023第一章绪论250200adcba’0.025g1/8/296小变形假设ABCFδ1δ2δ远小于构件的最小尺寸，在研究构件的平衡和运动时按变形前的原始尺寸进行计算，以保证问题在几何上是线性的。这样，计算得到了很大的简化。第一章绪论1/10/2023小变形假设ABCFδ1δ2δ远小于构件的最小尺寸，在97P第一章绪论FN1FN2P1/10/2023P第一章绪论FN1FN2P1/8/202398§1-6