华北理工大学材料力学刘文增第五版第1章绪论

材料力学MechanicsofMaterials赵玉民单位：建工学院力学教研室电话课教师：第1章绪论§1.1材料力学的任务一、构件的概念及特点1、构件(element)工程中的受力结构称为工程结构，工程结构的组成部分称为结构构件，简称为构件。2、构件的特点承载能力有限,需要设计计算。二、构件正常工作的要求1．强度要求强度(strength)：构件抵抗外力破坏(破裂或出现过大的塑性变形)的能力。强度要求：在规定的载荷作用下构件应有足够的抵抗破坏的能力。工程结构图吊车图２．刚度要求刚度(stiffness)：构件在外力作用下,抵抗弹性变形的能力。刚度要求：构件在规定的载荷作用下应有足够的抵抗变形的能力，使之不超过工程允许的范围。３．稳定性要求稳定性(stability)：构件在外力作用下,抵抗原有平衡状态发生改变的能力。稳定性要求：构件在规定的载荷作用下应有足够的保持原有平衡状态的能力。吊车图工程结构图注意：强度是构件必须满足的基本要求。工程中有些构件不需要考虑刚度要求。有些构件不存在稳定性问题。§１.2变形固体的基本假设研究构件的强度，刚度和稳定性问题，为构件的设计提出必要的理论基础和计算方法。四、材料力学的研究方法理论研究和试验分析相结合的方法。三、材料力学的任务一、变形固体在外力作用下可变形的固体。二、变形固体的基本假设１．连续性假设认为组成固体的物质不留空隙地充满了固体的体积。２．均匀性假设认为在固体内到处有相同的力学性能。３．各向同性假设认为无论沿任何方向，固体的力学性能都是相同的。§１.３外力及其分类一、外力二、外力分类周围物体对构件的作用。１．按作用方式划分：外力表面力体积力（如：重力，惯性力）集中力面分布力线分布力2．按作用趋势划分：外力主动力，又称为载荷约束力静载荷动载荷§1.4内力、截面法和应力的概念一、内力(internalforce)１．定义：物体内部各部分之间因外力作用而引起的附加相互作用力称为内力。２．性质：内力随外力的出现而出现增大而增大；物体内部质点间的相对位移随内力的增大而增大。３．截面上的内力：特点：为连续分布的分布力系。概念：指某截面上截面两侧质点间的相互作用力。截面上分布力系向某一点简化得到的主矢FR和主矩M及他们的各个分量(FNx,FQy,FQz,Mx,My,Mz)简称为截面上的内力。二、截面法１．截面法：用截面假想地把构件分成两部分，以显示并确定内力的方法称为截面法。２．截面法求内力的三个步骤：(１)沿欲求内力截面截开，保留一部分；(２)用内力代替舍去部分的作用；(３)利用静力平衡方程求内力。

例１.1钻床如图所示，在载荷F作用下，试确定m-m截面上的内力。解：(１)沿m-m面假想截开，将钻床分成两部分，取上半部分为研究对象。(２)确定内力分量，建立坐标系。(３)由平衡条件求内力。由：得：三、应力(stress)1.定义:

截面内某一点处分布内力的集度称为该点的应力。2.定义式：平均应力：应力：3.应力的两个分量：(1)正应力：与截面正交的分量。(2)切应力：与截面相切的分量，又称切应力。4.应力单位:基本单位：牛/米2（N/m2)称为帕斯卡记为：Pa。常用单位：KPa(103Pa)，Mpa(106Pa)，GPa(109Pa).§1.5变形与应变一、变形(deformation)2.度量：二、应变(strain)（1）线应变：固体质点间的相对位移量。1.定义：变形固体某一微小部分的相对变形量。固体质点之间产生相对运动称为变形。1.应变的概念：平均线应变：线应变：（2）切应变（角应变）：2.应变分量：§1.6杆件变形的基本形式2.小变形问题的简化计算：1.小变形问题：一、杆件(bar)的概念构件的变形较构件外形尺寸为微小量时的受力变形问题。简化方法：将位移、变形和应变作为微量来处理。1.构件类型：杆：板：壳：块：2.杆件的两个要素：3.杆件分类：等截面直杆，变截面直杆，等截面曲杆，变截面曲杆。轴线横截面三、小变形问题的计算吊车图如：原始尺寸法。二、杆件的基本变形1.轴向拉伸或压缩：2.剪切：受力特征：外力合力作用线与杆轴线重合。变形特征：主要是轴向伸长或缩短。变形特征：相邻截面发生相对错动变形。受力特征：杆件受到大小相等方向相反作用线很近的一对横向外力作用。3.扭转：4.弯曲：变形特征：杆件横截面间发生绕轴线相对转动。受力特征：横截面外力合力为垂直于杆轴线的力偶。受力特征：受到横向外力作用。变形特征：