第-章-材料力学的基本概念优秀文档

第二篇材料力学本篇主要研究问题：1.弹性体的内力，变形，以及力和变形之间的物性关系；2.构件的强度，刚度和稳定性。弹性变形：当外加载荷消除后，物体的变形随之消失，这时的变形称为弹性变形。

弹性体：只发生弹性变形的物体称为弹性体。§4-1

关于材料的基本假定§4-2弹性杆件的外力与内力§4-3弹性体受力与变性特点§4-4杆件横截面上的应力§4-6

线弹性材料的应力-应变关系§4-5正应变与切应变第4章材料力学的基本概念§4-7杆件受力与变形的基本形式

§4-8结论与讨论

一、构件:组成结构物和机械的最基本的部件。材料力学所研究的仅限于杆件杆件：纵向尺寸远大于横向尺寸的构件,称为杆件二、构件在荷载作用下正常工作应满足的要求。返回1.构件必须具有足够的强度强度：构件抵抗破坏的能力。FFFF钢筋破坏——断裂或产生过大的永久变形(塑性变形)引言

美国纽约马尔克大桥于1940年11月7日因风力引起的振动而产生断裂破坏。荷载未作用时塑形变形示例荷载作用下F荷载去除后塑形变形示例荷载未作用时荷载去除后荷载作用下F2.构件必须具有足够的刚度刚度：构件抵抗弹性变形的能力。弹性变形示例弹性变形示例刚度问题理想中心压杆稳定性：构件保持原有平衡状态的能力3.构件必须具有足够稳定性小球平衡的三种状态稳定平衡

随遇平衡

不稳定平衡

（临界状态）理想中心压杆

在满足强度、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。材料力学分属于两个学科固体力学材料科学测定材料的力学性能和失效行为外力作用下的应力,变形和能量三、材料力学的任务一、均匀连续性假设

从受力构件内任意取出的体积单元内均不含空隙；

变形必须满足几何相容条件，变形后的固体内既无“空隙”，亦不产生“挤入”现象。

微观不连续，宏观连续。假定材料粒子无空隙、均匀地分布于物体所占的整个空间。材料各处力学性质相同。§4-1材料力学的基本假设球墨铸铁的显微组织二、各向同性假设假定材料在所有方向上均具有相同的物理和力学性能。

微观各向异性，宏观各向同性；

微观各向异性，宏观各向异性。球墨铸铁的显微组织灰口铸铁的显微组织稳定平衡随遇平衡不稳定平衡1MPa=Pa，1GPa=Pa。假定材料粒子无空隙、均匀地分布于物体所占的整个空间。微观不连续，宏观连续。1、正应变：线变形程度的度量称为正应变，§4-5正应变与切应变用表示。1、正应变：线变形程度的度量称为正应变，一、弹性体受力与变形的第一特征：内力必须满足平衡条件从受力构件内任意取出的体积单元内均不含空隙；外力作用下的应力,变形和能量指构件在外力作用下发生的变形量远小于构件的尺寸外力的定义：优质钢材的显微组织高分子材料微观结构求FN1、

FN1

时，仍可按构件原始尺寸计算。因构件在外力作用下发生的变形与原尺寸相比非常小，在计算构件所受的力时，可按构件原始尺寸计算。三、小变形假定指构件在外力作用下发生的变形量远小于构件的尺寸δ1δ2AA1FFBC

1.外力的定义：

§1-3弹性杆件的外力与内力一、外力构件以外的物体作用在构件的力，就称为该构件的外力，包括载荷和约束力。

2.外力的分类：

外力

表面力：

体积力：

作用在构件表面的外力。

作用在构件各质点上的外力。

FFAA单位N或

kN

集中力当力作用面积很小，则可将其抽象为一个点，这时作用力称为集中力。分布力

集中力

表面力单位N/m或

kN/mq线分布力q合力l大小F=分布图面积

ql作用线---过分布图形心F

分布力

如果接触面积比较大，力在整个接触面上分布作用，这时的作用力称为分布力。线分布力q均布力非均布力q(x)x外力作用下的应力,变形和能量弹性体的内力，变形，以及力和变形之间的物性关系；应力—内力在一点处的集度，称为应力在满足强度、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。§4-3弹性体受力与变性特点假定材料粒子无空隙、均匀地分布于物体所占的整个空间。指构件在外力作用下发生的变形量远小于构件的尺寸沿横截面截开，留下一部分作为研究对象，弃去另弹性变形：当外加载荷消除后，物体的变既无“空隙”，亦不产生“挤入”现象。一、弹性体受力与变形的第一特征：内力必须满足平衡条件测定材料的力学性能和失效行为§1-3弹性杆件的外力与内力§4-2弹性杆件的外力与内力§4-6线弹性材料的应力-应变关系材料力学分属于两个学科§4-1材料力学的基本假设二、内力与内力分量F1F2F3F4内力：

构件受力后，由于变形，其内部各点相对位置发生变化，由此而产生的附加内力。F1F2假想截面F3F4F3F4三、截面法沿横截面截开，留下一部分作为研究对象，弃去另一部分——截开用作用于截面上的内力代替弃去部分对留下部分的作用——替代对留下部分建立平衡方程并解之——平衡F1F2内力主矩M内力主矢FR内力分量（简称内力）FN－轴力：产生轴向的伸长或缩短变形；My或Mz

－弯矩:产生弯曲变形。FQy

或

FQz

－剪力：产生剪切变形；Mx－扭矩：产生扭转变形；轴力剪力剪力FRzxyFQyFNFQzzxy扭矩弯矩弯矩MMxMzMyF1F2假想截面F3F4一、弹性体受力与变形的第一特征：内力必须满足平衡条件§4-3弹性体受力与变形特征

作用在弹性体上的外力相互平衡;内力与外力平衡,内力与内力平衡。变形前变形不协调变形不协调变形协调一致二、弹性体受力与变形的第二特征：变形协调一致§4-4

杆件横截面上的应力一、正应力与切应力的定义

应力—内力在一点处的集度，称为应力F1F2假想截面F3F4F3F4yxzΔAΔFQyΔFQzΔFNDFRFP1FP21.正应力：垂直于截面的应力称为正应力

2.切应力：位于截面的应力称为切应力

或者

应力的国际单位为

N/m2，

且

1N/m2=1Pa（帕斯卡）

1MPa=Pa，1GPa

=Pa。注意事项

讲一点应力，通常应同时考虑正应力σ和切应力

τ。讲应力应注意讲是哪一点的应力；

讲一点应力，应讲是哪一个截面上的应力;FP1FP2yxzdAσMyFNMz二、应力与内力分量之间的关系

dxdydz§4-5正应变与切应变

dxdydzxyz微元体§4-1关于材料的基本假定指构件在外力作用下发生的变形量远小于构件的尺寸Mx－扭矩：产生扭转变形；§1-3弹性杆件的外力与内力内力：构件受力后，由于变形，其内部各点相对位置发生变化，由此而产生的附加内力。§4-3弹性体受力与变性特点§4-5正应变与切应变弹性变形：当外加载荷消除后，物体的变材料力学所研究的仅限于杆件作用在弹性体上的外力相互平衡;测定材料的力学性能和失效行为用表示。§4-6线弹性材料的应力-应变关系应力的国际单位为N/m2，1、正应变：线变形程度的度量称为正应变，一、正应力与切应力的定义xu+duxxdxxu1、正应变：线变形程度的度量称为正应变，用

表示。)(直角改变量bag+=