刘鸿文材料力学课件

刘鸿文材料力学课件2023/5/17问题1、对于BC杆a)BC杆是否有足够的强度承受载荷？b)BC杆是否会产生过度的偏转和下垂？将产生多

大的变形？c)如果对BC杆进行设计，应选择怎样的材料、截面

形状和尺寸，才能使杆件既安全（既不产生破坏又

不产生过大的变形）又经济？2、对于AB杆和CD杆：MechanicsofMaterials研究塔吊不致倾倒，确定所需配重W1W2研究组成塔吊的每一根杆件的受力以及受力以后是否会产生破坏或者选择怎样的截面形状、尺寸和材料。MechanicsofMaterials2023/5/17MechanicsofMaterials材料力学研究什么？

材料力学是工程设计的重要组成部分，而一个工程结构的设计包括确定组成结构的构件的合适的尺寸，以确保它能承受一定的载荷作用，既不产生断裂破坏又不产生过大的变形。2023/5/17MechanicsofMaterials大型桥梁桥面结构缆索与立柱桥墩2023/5/17MechanicsofMaterials2023/5/17MechanicsofMaterials2023/5/17MechanicsofMaterials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2023/5/17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2023/5/17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2023/5/17第一章绪论工程结构或机械结构实例：2023/5/17第一章绪论工程结构或机械结构实例：2023/5/17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b破坏——显著的塑性变形和断裂。2023/5/17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：2023/5/17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。2023/5/17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F2023/5/17第一章绪论§1-1材料力学的任务弹性变形——外力解除以后可消失的变形。塑性变形——外力解除以后不能消失的变形。F´F2023/5/17第一章绪论§1-1材料力学的任务刚度问题：2023/5/17第一章绪论§1-1材料力学的任务刚度问题：2023/5/17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。2023/5/17第一章绪论§1-1材料力学的任务稳定性问题：2023/5/17第一章绪论§1-1材料力学的任务稳定性问题：2023/5/17

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2023/5/17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）2023/5/17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2023/5/17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2023/5/17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2023/5/17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2023/5/17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2023/5/17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。2023/5/17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、Mz2023/5/17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2023/5/17§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FSMFFaamm2023/5/17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。2023/5/17第一章绪论∴POFNM2023/5/17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。FNAC2023/5/17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)2023/5/17第一章绪论§1-5变形和应变xyMM’DxMLNM’L’N’Dx+s2023/5/17第一章绪论线应变与角应变DxMLNM’L’N’Dx+s2023/5/17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2023/5/17第一章绪论250200adcba’0.025g2023/5/17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2023/5/17P第一章绪论FN1FN2P2023/5/17§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2023/5/17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2023/5/17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2023/5/17第一章绪论1、拉伸或压缩实例2023/5/171、轴向拉伸或压缩受力特征变形特征第一章绪论2023/5/172、剪切实例第一章绪论2023/5/172、剪切第一章绪论受力特征变形特征2023/5/173、扭转实例第一章绪