绪论的专业知识讲座

材料力学刘鸿文主编(第5版)高等教育出版社1/77一、力学体系介绍固体力学流体力学一般力学材料力学构造力学弹性力学塑性力学断裂力学复合材料早期：当代：水力学水动力学空气动力学气体动力学多相流体力学粘弹性力学渗入理论力学分析力学刚体动力学振动理论陀螺理论运动稳定性力学2/77二、材料力学主要研究对象是弹性体（变形体）对于弹性体:平衡问题变形力和变形包括到弹性体失效与失效有关设计准则理论力学研究对象：刚体（不变形）3/77三、材料力学所包括内容分属两个学科固体力学材料科学研究物体在外力作用下应力、变形和能量，统称为应力分析又不一样于固体力学，所研究仅限于杆类构件材料力学行为，研究材料在外力和温度作用下所体现力学性能和失效行为研究仅限于材料宏观力学行为，不包括材料微观机理4/77四、材料力学与各门课程

材料力学是一门很主要专业基础课。在基础课和专业课之间起着桥梁作用5/77

传统具有柱、梁、檩、椽木制房屋构造古代建筑构造五、材料力学与工程应用6/77建于隋代（623年）河北赵州桥桥长64.4米，宽10米跨径37.02米，用石2800吨，至今完好古代建筑构造7/77建于辽代（1056年）山西应县佛宫寺木塔塔高9层共67.31米，用木材7400吨900数年来历经数次地震不倒，现存唯一木塔古代建筑构造8/77材料力学地位非常主要9/77第一章绪论§1.1材料力学任务§1.2变形固体基本假设§1.3外力及其分类§1.4内力、截面法及应力概念§1.5变形与应变§1.6杆件变形基本形式10/77§1.1材料力学任务构件工程构造机械各组成部分黄河桥简易起重机11/77变形在外力作用下，构件尺寸和形状发生变化弹性变形塑性变形外力解除后可消失变形外力解除后不能消失变形橡皮筋床板用小刀把手割破一种口子汽车车身口香糖橡皮泥举例：12/77问题匀速提升：柔索张力T=W(1)物体重量W一定期，柔索选何种材料？（材料好，不易断，价格贵）（2）材料确定期，柔索选用多大横截面积？（粗好、结实、但价格贵）（3）工程现场中，只有一根材料确定、横截面直接确定柔索，那么此构造最大起重量是多少？13/77设计根据（1）确保构件在正常工作时间不能发生破坏；——构件具有足够强度（不发生破坏）如：椅子没有断裂；床板没有折断（2）变形在允许范围内，——具有足够刚度（变形在允许范围内）如：椅子变形；床变形等均在允许范围内；在运动员重量作用下双杠横梁变形；载重卡车作用下桥梁变形（3）受压力作用细长杆，应始终维持原有直线平衡形态——足够稳定性（保持原有平衡状态能力）如：十字绣绣花针；自行车打气筒活塞杆、14/77稳定性主要是针对细长受压杆件而言又如：举重运动员在物体重量作用下身体必须保持挺直；自卸车油缸活塞杆脚手架受压杆15/77材料力学任务确保构件具有足够强度、刚度和稳定性前提下合理选择构件材料、截面尺寸和形状、确定系统许可载荷储气罐车床轴受压细长杆（如：液压油缸活塞杆）爆炸——主要确保其强度要有足够刚度，变形不应过大，满足加工精度应具有足够稳定性16/77承载能力——杆件承受载荷能力强度刚度稳定性抵抗破坏能力（不破坏）抵抗变形能力（变形在允许范围内）保持原有直线平衡能力不但与构件形状、尺寸有关，更与材料力学性能有关理论分析+试验研究60时+10时17/77工程中满足强度、刚度、稳定性实例强度+刚度18/77钻头：稳定性立柱：强度+刚度19/77大型桥梁满足强度、刚度、稳定性要求斜拉索：强度桥梁：强度、刚度桥墩：强度、稳定性20/77谈谈感想：

日常生活各行各业零部件均满足强度、刚度、稳定性要求，系统才能正常运转《材料力学》主要性另你震惊了吗？21/77工程中另一方面要求避免系统超载安全销，容易发生破坏22/772缓冲弹簧弹簧应有较大变形才能较好减振23/773、蹦床？4、蹦极柔索？5、汽车车身在发生碰撞或者滚翻时变形？24/77人类灾难

对工程中不满足刚度、强度、稳定性而发生失效构件给工农业造成巨大损失，例子不胜枚举25/771923年4月14日晚12时30分，由英国开往纽约《泰坦尼克》原因铆钉质量差，有杂质

铆钉材料测试在室温下进行，但大西洋-11度26/77头重尾轻，尾部翘起，引发船体从当中弯曲断裂泰坦尼克号残骸27/77原因：气流与桥身共振28/7729/77汽车起重机回转台失稳，造成构造失效30/77脚手架坍塌事故31/77材料力学任务阿基米德“给我一种支点我就能把地球翘起”杠杆原理：32/77§1.2变形固体基本假设理论力学研究对象刚体33/77材料力学研究对象：变形体34/77注意：35/77讨论请判断下列简化在什么情况下是正确，什么情况下不正确？36/77变形固体在外力作用下，一切固体都将发生变形，故成为变形固体，而构件一般有固体材料制成，故构件一般都是变形固体由于固体有多方面属性，研究角度不一样，侧重角度也不一样样。研究构件强度、刚度和稳定性时，为了抽象出力学模型，掌握与问题有关属性，略去次要属性，做下列几点假设：37/771、连续性假设：目录球墨铸铁显微组织以为整个物体体积内毫无空隙地充满物质事实上组成固体粒子之间存在间隙并不连续，但这些间隙与构件尺寸相比及其微小，故略去不计微观不连续宏观连续引入无穷小概念，能够进行极限、积分、微分运算38/772、均匀性假设：一般钢材显微组织以为物体内任何部分，其力学性能相同力学性质：固体在外力作用下体现出变形与破坏方面性质微观不均匀，宏观均匀39/7740/773、各向同性假设：在物体内各个不一样方向力学性能相同灰口铸铁纤维组织单个晶体成结晶各向异性形成金属时，呈随机取向在宏观上体现为各向同性微观各向异性宏观各向同性41/77各向异性沿不一样方向力学性能不一样微观各向异性，宏观各向异性42/77各向异性43/77ABCFδ1δ24、小变形与线弹性变形量δ远不大于构件最小尺寸研究静力平衡时忽视变形原始尺寸原理变形分析是略去高次项线性化处理44/77问题?1、外力：某一物体受到其他物体对它作用力，包括载荷、约束反力2、外力按作用方式分为：表面力、体积力4、表面力：是作用与物体表面力；3、体积力：连续分布于物体内部各点力。如：5、面力分类：集中力、分布力重力和惯性力如：对椅子压力，对床板压力6、集中力：若外力作用面积远不大于物体表面尺寸，可作为作用于一点集中力。7、分布力：如：对椅子压力，对床板压力手抓双杠力，绣花针、脚对地面力连续分布于物体表面上力。如：8、按外力与时间关系分类：静载荷、动载荷9、静载荷：载荷迟缓地由零增加到最后值10、动载荷如：载荷随时间而变化。11、交变载荷：随时间作周期性变化载荷如：自行车车胎上某一点12、冲击载荷：物体运动在瞬间突然发生变化所引发动载荷如：重力打铁、打架时挥舞拳头、夯地基§1.3外力及其分类45/77§1.4内力、截面法和应力概念一、内力物体受外力作用而变形，内部各部分之间因相对位置变化而引发互相作用（附加内力），称为附加内力，简称内力二、求内力办法截面法46/77截面法——截、取、代、平（1）分二留一（截、取）假想沿求内力截面将构件提成两部分，取其中一部分为研究对象47/77（2）内力代弃截面形心：主矢、主矩分解——代48/77（3）内外平衡、求内力——平保存部分求平衡——空间一般力系平衡方程：49/77例1:求m-m面上内力（1）分二留一（2）内力代弃（3）内外平衡、求内力50/77三、应力内力大，构件一定破坏吗？使命分布在截面内一点密集程度1、平均应力51/772、一点应力（全应力）：52/773、一点正应力、切应力正应力切应力故：应力是指一点应力，而某一点应力有两个分量，分别是和

；而与截面垂直，

与截面相切53/774、应力单位国际单位制工程单位制54/7755/7756/77§1.5变形与应变一.变形杆件受力后，形状和尺寸发生变化长度变化角度变化弹性变形塑性变形位移变形后构件上个点、线、面产生位置变化线位移角位移变形与位移区分57/77

二、线应变58/771、平均线应变2、一点线应变59/7760/77三、角应变61/7762/77§1.6

杆件变形基本形式63/77变截面直杆64/7765/7766/7767/77二、杆件变形基本形式68/77剪切变形69/7770/7771/77扭转+弯曲72/771、内力概念；2、用截面法求杆件内力；3、正应力和切应力概念；4、小变形概念；5、线应变和角应变概念；6、变形固体基本假设重点1、应力是一点应力，应力与横截面之间方位关系；2、小变形概念在处理材料力学问题时应用；难点1、理解材料力学研究对象及其任务；2、材料力学基本假设；3、理解内力、应力和应变概念；4、理解杆件四种基本变形；5、理解基本变形受力和变形特点；6、理解构件强度、刚度、稳定性概念；

基本知识点73/7774/777、构件强度、刚度、稳定性

。A：只与材料力学性质有关B：只与构件形状尺寸有关C：与二者都有关