材料力学教学课件幻灯片一三

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绪论基本概念提要：本章首先介绍了材料力学的任务以及与其他相关课程之间的关系。其次，在材料力学中是把实际材料看作均匀、连续、各向同性的可变形固体，且在大多数场合下局限在小变形并在弹性变形范围内进行研究。给出了杆件变形的4种基本形式：轴向拉压、剪切、扭转和弯曲。最后，简单介绍了用截面法求杆件内力的基本方法和步骤。1.1材料力学的任务及其与相关课程的关系荷载(load)：

土木工程中，各种建筑物在施工和使用阶段所承受的所有外力统称为荷载。例如：吊车梁的重力、墙体的自重、家具和设备的重力、风载、雪载、地震力和爆炸力等。结构(structure)和构件(member）：建筑物中承受荷载并且传递荷载的空间骨架称为结构，而任何结构都是由构件所组成的。因此，为了保证结构能够正常的工作，就必须要求组成结构的每一个构件在荷载作用下能够正常的工作。(1)构件抵抗破坏的能力称为强度(strength)。对构件的设计应保证它在规定的荷载作用下能够正常工作而不会发生破坏。例如，钢筋混凝土梁在荷载作用下不会发生破坏。(2)构件抵抗变形的能力称为刚度(stiffness)。构件的变形必须要限制在一定的限度内，构件刚度不满足要求同样也不能正常工作。例如，吊车梁如果变形过大，将会影响吊车的运行。(3)构件在受到荷载作用时在原有形状下的平衡应保证为稳定的平衡，这就是对构件的稳定性(stability)要求。例如，厂房中的钢柱应该始终维持原有的直线平衡形态，保证不被压弯。为保证构件在荷载作用下的正常工作，必须使它同时满足三方面的力学要求，即强度、刚度和稳定性的要求：1.1材料力学的任务及其与相关课程的关系综炊上省所汗述术，运通宫过讯对礼材洋料管力核学孩的僻学肢习圣，腊我画们险将幅了单解怜构尼件懂设踪蝶计您的换基烂本爆力钱学小原壶理孝，每以六适乐当傲地虚选耳择粮材胆料刻以圆及物构俱件挥的剑截移面军形堤状勉与尾尺屈寸批。娱材滑料启力皇学芬的非任留务广就召是信在洪满虏足和强诉度摧、宏刚灵度圾和贡稳浪定译性大要锅求剪下虎，贸使折构幕件事的芬设冬计悬既乔安小全真又抓经喝济拣。材料车力学身是以慰理论器力学义为先赞修课震程，想而以峰结构立力学咽为后弯续课联程的夏。理论苏力学量是研君究物缓体机瓶械运皱动一铲般规沾律的间科学场，理昏论力月学的穗刚体另静力情学中疗关于储平衡味的概携念以格及建台立平亚衡方恨程求窝解未现知力恒的方魂法是今材料榴力学塑中求之解构肥件内闸力的宏基础荷。而偏材她料关力旋学皱对市构唉件片的对强推度贵、抚刚基度妙和谣稳婚定词性黎的关研坚究淹将骡为唐结后构艺力则学集中个对日结读构漏的神强古度忠、策刚嫁度紧和膜稳携定汪性胆的稼研洗究弓打匹下东坚挤实娱的贺基架础垃。因此敲，材锤料力斑学、惹理论邪力学吐、结烂构力记学是胜三个绩密切云相关幸的课荡程，逗材料桂力学网起着减承前廉启后御的作馋用。苦我们昌在学仁习的女过程础中，嘱应该湖逐步叼掌握肢建立座构件萍力学滥模型玻的方陶法和房诚构件桶受力茶分析顿中的酬基本趁概念妹和方赠法。1.控1材漠料震力蓝学舞的让任够务姥及厕其卖与排相霜关光课竞程肢的飘关胞系1伪.肾2材料链力学司的基雅本假驴设理坡论哪力描学珠的就研谊究双对郑象标是谣刚池体咱。拥但熔是啦在铅材瓶料笔力鞭学嫌中执，曲构妇件要的视变荒形制不币能转忽定略终不侨计蚕，土因痕此宣我斗们胀把膨构垮件猛作撇为做可勤变爹形凶体损来肌研评究哭，汁称妨它辱们径为可变斯形固俘体(群d浙e碧f盘o无r牛m详a殃b肾l深e新s刃o县l徐i杜d俯)。在活对歇可蛾变涉形敌固秃体痛材弃料清制龄成肆的党构冶件绒进瘦行夜强犬度喘、敞刚竟度材和愉稳亩定蔽性炉研侨究烛时然，厌为听抽川象雅出佛某右种魄理苍想吃的惑力熄学爽模茂型胆，宽通贵常砌根倘据爪其皂主桶要块性唯质劫做抄出驴一尖定营的晒假躺设吩，歼同圆时才忽刚略竿一槐些双次析要坛因胸素跃，吩然坚后楼进乐行沿理船论充分蛙析荣。在研材躺料泳力殃学馅中纳，遥通涌常木对板可塔变陵形帐固底体拿作使如亚下舱基帐本链假浸设在：1菠.霉2材练料推力奴学妨的荒基少本汤假亭设(炸1彻)连续挣性假找设(c亩on灵ti国nu巡寿it各y印as英su纲mp丈ti裳on趁)。这纱一垃假瓜设棉认宜为乘，柄构阻件弹的疗材建料照在刮变愧形访后搬仍乡丰然勤保堤持马连射续珍性挎，滑在可其惕整恋个朵体慰积莲内弊都柿毫近无鸣空析隙晓地预充施满昆了柏物喘质侄，仿忽卸略榜了岁体批积滑内凉空册隙创对朗材遇料为力讨学睛性辞质兵的笼影诸响篮。(2牢)均踩匀族性鸟假冲设(真h贡o中m浮o达g革e完n杂i延z凝a顷t涉i毕o阅n纳a台s质s沸u厦m崭p系t皇i互o士n芝)。这灵一冬假老设红认子为李，茂构术件伤的源材派料僻各辅部删分呜的啊力紫学鸭性臭能终是慰相号同眨的赛。巷从垦任腾意寄一葛点早取暑出去的歼单担元研体浴，炒都少具盖有拉与构整座体挡同跳样尺的阁力金学嘉性森能赚。(齐3耽)各向宅同性喉假设(i哥so现tr板op繁y贡as番su诊mp在ti旬on蛾)。这一乏假设跳认为拒，构讲件的贩材料扶在各嚷个方检向的过力学哗性能脾是相纱同的摔。如夸工程待上常田用的鞋金属滔材料起，虽乌然从尤它们称的晶勒粒来闯说，叮其力膨学性填能并柴不一轻样；寄但从欧宏观仰上看肢，各妈个方息向的狮力学惰性能垮接近陆相同硬。有鲜些材屠料沿谦各方虫向的茂力学晌性能拘并不渴相同阶，像株这样临的材皱料称凤之为梢各向公异性驻材料兴，如牙木材尼等。(4)小阴变宪形取假验设(炮s充m斧a桥l孕l挤t月r上a洞n嫌s搅m些o愿g穗r少i垂f汉i覆c痛a掩t剖i赔o铺n续a淘s崖s扣u并m悲p赢t喝i炭o修n吼)。这一游假设狸认为波，材伙料力秧学中覆所研晴究的板构件讲在承灵受荷母载作谅用时互，其成变形虹量总扩是远总小于皂其外星形尺别寸。阴所以跳，在崭研究练构件偷的平放衡以腊及内待部受校力和欢变形治等问建题时秧，一茄般可友按构恶件的存原始翠尺寸绣进行蒙计算暗。(年5追)线迅弹清性挂假荷设(颠l伸i傻n彻e闯a织r详e护l壁a向s片t丽i惰c由i圾t酷y雄a续s忍s评u双m亩p坝t窗i某o穿n段)。工程险上所模用的圣材料尝，在立荷载挖作用挪下均缩慧将发扒生变浆形。挤如果头在卸国载后将变形雷消失凑，物洋体恢撇复原递状，杨则称从这种湖变形份为弹缠性掉变堂形(e殿la僚st跳ic命d菠ef挎or禾ma垦ti春on逢)；但晚当荷基载过唱大时泰，则赛发生旗的变钉形只代有一啦部分恳在卸虚载后活能够护消失开，另谦一部柜分变新形将静不会群消失苦而残旁留下仔来，颈这种将残留山下来如的变刘形部雨分称王为塑性锯变形(踏p墙l视a拒s亏t萄i汗c僻d尸e殖f伴o沿r荐m缘瑞a爱t参i脊o脉n低)。对趋每种响材料尚来讲面，在均一定估的受屯力范康围内躁，其稼变形朗完全饭是弹握性的骨，并谁且外言力与株变形毯之间自成线拿性关稠系，旦本书垦后面剧会讲酒到，资这种奔关系书称为胡克潜定律(Ho盲ok拐el帜a增w方)。在丘材料编力学画中所筑研究野的大万部分轰问题训都局宰限在劈燕弹性层变形将范围劲内。1说.辨2材料击力学春的基渔本假傻设1.怀3杆件比的几拌何特片征材料净力学兆的研壳究对雾象主膝要是牙杆件态。杆功件有员两个复主要辟几何勇因素熟，即横恼截果面(c接ro伸ss雅s饿ec绸ti殖on蓝)和轴胞线(a竖xi趣s)。杆盟件日分席为厕直辉杆柔和芳曲跨杆馆。芝杆底件索是磁纵谣向(长度竹方向)尺寸求比横瞎向(垂直幼于长灶度方梨向)尺租寸各要堡大持得齿多为的籍构京件瓦。姿房蛇屋虎的淋梁军、妨柱壮等种构厦件数一迷般隐都瓣被鱼抽绸象搅为幼杆捞件娇。直杆旨的特士征是粥轴线慌为直她线，声曲杆叨的特糟征是港轴线时为曲持线，黑直杆设和曲虑杆的劲轴线淹与横和截面局都是割相互掘垂直康的。在吓材糖料截力胞学磨中帜所绢研宁究路的幸直雨杆孟多秀数闸是歉等折截还面哨的惰，坟通勺常足称英为牙等关截捷面兆直置杆嗽。猫横赴截股面帅的砖大副小亲沿预轴挥线卫变写化隔的兵杆刘件汗则坦称臣为每变石截尚面致杆昆。图1.肠1杆件溪的轴误线、混横截调面和碰纵截番面(a懂)直杆块轴线伶为直工线；(b箱)曲杆障轴线侨为曲难线1举.南3杆蝴件模的蔽几老何抬特坦征1.安4杆稀件悼的膛变膛形一.杆件留变形已的基你本形横式：杆件樱在不恨同的唉受力剂情况虾下有鼓不同红的变洗形，崇杆件井变形中的基辱本形捎式有4种佳。图1积.拆2杆蚁件层变蔽形枕的果基稼本悦形壮式(a甘)拉伸馒；(b杜)压缩融；(至c剖)剪切臭；(杰d篇)扭愈转假；(紫e顽)弯曲1消.晴4杆设件狡的崖变舅形1.轴怠向阔拉嗓伸船或袍轴班向芳压筛缩在份一吼对羞等悄值勇、钟反彼向柏、疼作醉用锡线川与萝杆竭轴冠线梦重凤合治的忧外作力堵作父用跳下凝，灯直宿杆净的休主隆要跪变屠形蹈是厘长修度食的表改框变休。焦这盛种跑变快形樱形奴式予称溜为轴向论拉伸(银a馅x最i膝a盛l传t支e铃n淘s那i面o说n松)或轴损向点压恩缩(猾a描x失i晨a发l镜c朋o宿m度p疫r投e辫s焦s昆i扬o敢n覆)2工.剪次切在崭一遗对适相暑距迅很业近决的所等粱值蹦、赛反栋向她的常横废向遍外辫力漠作饼用摇下山，贯杆欣的疏主待要筋变冶形简是梦横剃截敲面事沿或外笑力刃作良用找方麦向仿发炉生罢的刊相丧对桃错否动替变凡形鼻，畅这封种虚变馒形收形值式阀称疗为剪姓切(丽s击h零e震a待r滴)3.扭陡转在一旱对等桂值、限反向夕、作文用面帜都垂尺直于牵杆轴农的两枝个力响偶作赠用下症，杆帐件的券任意片两个器相邻狐横截壤面绕炸轴线狱发生断相对丧转动兔变形值，而甜轴线喘仍维蛙持直愤线，拼这种筑变形近形式累称为扭转(偶t胜o顶r竞s膏i栗o厅n般)。4佣.弯曲在膏一疑对队等壮值施、颤反毁向码、直作闹用究在竿杆决件岩纵琴向斩平镰面希内飞的聋两跪个熔力神偶暮作优用遥下而，努杆立件枕将捆在松纵宫向困平牌面哄内摧发心生骂变返曲盒变狼形挎，丑变抱形妇后冈的躁杆槽轴药线湖将叼弯姑成贷曲原线瓣，朋这当种刃变脑形献形框式助称攀为弯花曲(b论en丽di姜ng纳)。工程幸实践基中常选用构挡件在疼荷载拦作用顷下同习时发今生几洽种基毅本变键形的屿情况鹅称为贫组合额变形(c辞om费bi粮ne饿d孔de狸fo命rm装at厉io添n)。叫本册课启程械首饮先拖分源别退讨丢论狡四战种垦基汽本喉变斤形恒，求然屯后舱再京分居析史组秤合铸变败形剃的抬问伯题巧。1躬.童4杆件乳的变棵形1.膏4杆件椅的变冬形二.应变瓜的概休念假设典杆件臣原长芬为l，承倡受一拼对轴唉向拉指力F作用瓜后，暑杆长普变为l1，则睛杆件险的纵蒙向伸呜长为:(规1肆.羞1裂)图1洲.交3杆燥件兆的堵纵否向久变峰形演和米横子向钟变魔形表字示李杆丑件厕的顿纵拥向启总悲伸辞长叹量里。塘显蛙然种，授对覆于赔不祸同锄长姓度菊的划杆球件稼，史即洽使迟伸船长扛量澡相挣同拥，馅其焰变较形划程骄度裕也傲是除不亭同姜的桂。冰为磨了旧量先度形杆赔件皱的胜变围形馅程莫度邻，勾我姥们句引低入书应无变(s关tr悉ai僻n)的概弟念。鼻定义新单位孕长度炭上的殃伸长欠量为济线应具变(通常田也可忙简称她为应哈变)，课用烫符舱号鄙表妇示甲。宜则尊杆制件凤的绩纵援向败线董应授变线为1纺.徒4杆醒件挪的愿变狡形(1盗.2剪)由浮式(盆1躺.预1却)可也知扛，懂线菊应挺变脖在肝伸誓长燃时弯为难正嚷，蓬缩扁短午时傍为辩负性。1苍.低5杆件涛的内搭力根伙据盒理抱论扑力民学忆的天知俱识煮，施我劲们牙可环以坐对壤一论个源构穿件买进喘行度受缘瑞力莲分影析罩。距如拢下绑图维：萍杆驻件留的句整税体缸受仅力扎分惰析吵图:图1.啦4用负截仗面扣法翼求虑内京力一.杆件姜的内烘力截凳面励法1.赏5杆敢件写的罗内惜力荷载F、支搏座反化力检、脊和屋对毫于该悠杆件叙来说愧都称盟为“挑外力居”。头由平辱面任展意力狱系三垦个独隆立的倍平衡妄方程盾，可怀以求浅出杆抓件三锻个支雕座反力仍，票，这顷样杆A堪B所受天外力陡就全券部确教定了物。在外猫力作归用下遥，杆限件内阵部各欢质点泡间的饺相对摧位置顷将发斗生变狱化，翠杆件境内任红意相黄邻部开分之寒间的易相互范作用模力也眼将会猾发生永变化冻，杆搭件内误部的少相互近作用欧力所元产生随的变愿化量际称为覆杆件羽的内厌力。共由于弄假设炭物体嘱是均蔽匀连茅续的著可变肆形固抓体，江所以范在物喷体内桌部相单邻部枕分之枝间相造互作炉用的不内力岗，实棋际上则是一线个连流续分的布的吼内力栽系，拦分布识内力辱系的剖合成(力循或辞力僚偶)，简定称为带内力扒。1.吵5杆件妻的内我力现射在织，含假香想攀沿劳截吉面C-C把杆校件切筋开，佩如图1篮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