材料力学 第一章 绪论

1材料力学2第一章绪论本章内容: 1材料力学的任务与研究对象

2材料力学的基本假设

3外力与内力

4正应力与切应力

5正应变与切应变

3§1.1材料力学的任务与研究对象本节内容：

1基本概念

2材料力学的任务

3材料力学的研究对象

4材料力学与工程问题

4理论力学变形固体材料力学属固体力学研究刚体，研究力与运动的关系。材料力学研究变形体，研究力与变形的关系。1基本概念

构件:工程结构或机械的各组成部分。51基本概念构件的分类：杆；板、壳体；块体。构件:工程结构或机械的各组成部分。

对构件的三项 基本要求

强度构件应具有足够的抵抗破坏的能力。

刚度构件应具有足够的抵抗变形的能力。6

刚度构件应具有足够的抵抗变形的能力。

稳定性构件应具有足够的保持其原有平衡状态的能力.2材料力学的任务1）研究构件的强度、刚度和稳定性；72材料力学的任务1）研究构件的强度、刚度和稳定性；2）研究材料的力学性能；3）为合理解决工程构件设计中安全性与经济性 之间的矛盾提供力学方面的依据。3

材料力学的研究对象杆件：一个方向的尺寸远大于其他两个方向的尺寸的构件。8材料力学中，主要研究杆件。轴线为直线的杆:

直杆；轴线为曲线的杆:

曲杆；横截面的大小形状不变的杆：等截面杆；否则:变截面杆。等截面直杆等直杆。94材料力学与工程问题大量的工程问题需要用到材料力学的理论和方法。10SpaceShuttleDiscovery

航空航天工程11

飞行器12前起落架锁连杆安装螺栓(销子)发生断裂。13高层建筑14大型桥梁承力柱桥面拉杆缆索江阴长江大桥15江阴长江大桥缆索长度可调的拉杆防撞护栏16江阴长江大桥的缆索17大型桥梁18

大型水利工程设施长江三峡工程19海洋石油钻井平台204材料力学的研究方法

理论分析方法 探索新理论、新设计、新结构。

实验方法

新理论、新设计、新结构的实验研究或验证。 实验方法在材料力学中占有重要地位。

计算机方法 用计算机和现代计算技术研究材料力学问题。215材料力学与理论力学等课程的关系

与理论力学的关系理论力学中对刚体模型得到的原理和方法，对材料力学中的变形体是否可用？例如：平衡原理与平衡方法； 力系的等效与简化。理论力学是材料力学的基础。理论力学的研究模型是刚体；材料力学的研究模型是变形体。

材料力学的后续课程22

材料力学的后续课程力学测试，机械原理，复合材料力学、结构力学，弹性力学,疲劳与断裂力学等。236教学要求等事宜材料力学是一门重要的基础课，要学好材料力学必须要下一些功夫。

几条建议：1、正确理解和掌握基本概念；2、熟练掌握基本定理和公式；3、课后及时看书复习，注意归纳总结；4、认真、及时地完成课后作业；5、有问题及时答疑。一定要自己做！24

作业要求题目可以不抄，但：

1必须写明已知……，……，求……。

2原题图一定要画出；

3解题所需的受力图、内力图等，一定要 认真画出。

作业的批改按规定，批改三分之一的作业。每个人的作业都批改，批改三分之一左右的题目。25

“缺交作业”

答疑安排

成绩平时成绩占30

；期末考试占70

参考书书名均为“材料力学”1孙训方主编；2刘鸿文主编3范钦珊主编（清华大学），等等。26§1.2材料力学的基本假设在材料力学中，对变形固体作如下假设：灰口铸铁的显微组织球墨铸铁的显微组织1.连续性假设：认为整个物体所占空间内毫无空隙地充满物质。272.均匀性假设：普通钢材的显微组织优质钢材的显微组织认为物体内的任何部分，其力学性能相同。3.各向同性假设：认为物体在各个不同方向上的力学性能相同。

各向异性283.各向同性假设：认为物体内在各个不同方向 上的力学性能相同。4.小变形假设：因此，在列平衡方程求力时，可忽略变形，仍认为构件的变形极其微小，比构件本身尺寸要小得多。用变形前的形状和尺寸。

原始尺寸原理29§1.3外力与内力外力是外部物体对构件的作用力，包括外加载荷和约束反力。1.按外力在构件表面的分布情况:2.按外力是否随时间变化分为：

静载荷和动载荷1）分布力：2）集中力：连续分布在构件表面上某一范围的力。作用在构件上的力可以简化为作用于一点处的力。302.按外力是否随时间变化分为：

静载荷和动载荷1）静载荷：载荷缓慢地由零增加到某一定值后，就保持不变或变动很不显著的载荷。2）动载荷：动载荷又可分为：交变载荷和冲击载荷。载荷随时间而变化。31二内力与截面法1.内力内力

由于变形引起的物体内部的附加力。物体受外力作用后，由于变形，其内部各点均会发生相对位移，因而产生相互作用力。322.截面法为求出内力，采用截面法。

变形体内力的特征: (1)连续分布力系；

(2)与外力组成平衡力系。33

内力的主矢和主矩以后讲内力，就是指内力主矢和主矩:FR，M。一般是向截面的形心简化的主矢和主矩。

内力的分量34主矢主矩xyzNTQyQzMyMz

内力的分量N

轴力;T

扭矩;Qy,Qz

剪力;My,Mz

弯矩。35

截面法的步骤沿截面假想地截开，留下一部分作为研究对 象，弃去另一部分；用作用于截面上的内力代替弃去部分对留下部 分的作用；对留下部分，列平衡方程求出内力。36

几点说明对留下部分，列平衡方程求出内力。可任取一部分为研究对象；截面通常是指横截面；用平衡条件求内力时，可以作力系等效；内力的方向可以假设。37例1钻床书例(1.1)已知：P。求：截面m-m上的内力。解：用截面m-m将钻床截为两部分，取上半部分为研究对象，受力如图。列平衡方程:NQM38为了表示内力在一点处的强度，引入内力分布集度,即应力的概念。

平均应力sakFDA

C点的应力k应力是矢量。

正应力；

剪应力。tp§1.4正应力与切应力39p

k点的全应力。应力是矢量。

正应力；

剪应力。saktp应力的单位：N/m2， Pa(帕斯卡)MPa, GPa工程单位：换算关系：40§1.5正应变与切应变1.位移1)刚性位移：2)变形位移MM'取一微正六面体，两种基本变形：

单元体。

线段长度的变化,

线变形。 线段间夹角的变化，

角变形。如右图MM'kabkabγ(a)(b)412.应变为了度量变形的程度，引入应变的概念。变形前长为：Ds变形后长为：Ds+Du沿x方向的变形为：

Duka棱边方向的平均应变：

正应变（线应变）k点沿ka棱边方向的平均应变：42

剪应变（切应变）切应变:变形前互相垂直的两条直线，变形后用γ表示，单位为rad其直角的改变量。说明：正应变与切应变都为无量纲43例