材料力学第一章 绪论

MechanicsofMaterials材料力学陈华燕QQ:6394175CellphoneMAIL：kay_chy@126.com基本情况上课时间地点：周一1-2节；周三3-4节。总学时：561～17周（本学期）先修课程：高等数学、理论力学考试方式：平时成绩＋期中考试+期末考试课外要求：2倍上课时间进行复习与作业答疑注意区分理论课作业与试验报告参考书:国内:孙训方，刘鸿文、单辉祖等，国外:铁摩辛柯课程特点——你们的学习方法

科学像一株常青之树，在实验室、图书馆和博物馆中缓慢生长，成千上万的人完成了大量出色的工作，这些人并非具有超常才智，但他们受过良好的训练，掌握了有效的方法并且具有很大的耐心。

－美国乔治.萨顿（GeorgeSarton1884－1956，美国科学家,科学近代史学科的重要奠基人）同学们思考：什么样的学生是优秀学生？优秀学生应该具有的品质或特点！怎样学好材料力学课程?36人60分80分90分100分10人14人6人70分97人参加考试（正常77，重修20）17人14人正常2491541410及格率68.8%重修12521--及格率40%2012-2013学年秋材料力学Ⅲ期末考试情况7人60分80分90分100分5人20人21人70分82人参加考试（正常66，重修16）14人15人正常491019195及格率93.9%重修36421-及格率81.25%2013-2014学年秋材料力学Ⅲ期末考试情况17人60分80分90分100分10人19人19人70分92人参加考试（正常87，重修5）5人缺考18人9人正格率82.75%重修20111-及格率60%2014-2015学年春材料力学Ⅲ期末考试情况第一章绪论ChapterOneIntroduction材料力学—–你身边的科学材料力学—–你身边的科学材料力学—–你身边的科学材料力学—–你身边的科学材料力学—–你身边的科学机械、结构等受力如何？如何运动？如何变形？破坏？如何控制设计？其目的是：

了解工程系统的性态并为其设计提供合理的规则。工程力学（或者应用力学）是:

将力学原理应用实际工程系统的科学。性态规则回顾力学是工程科学的基础受力如何？如何运动？理论力学、振动理论等，研究对象为刚体；基本方程是平衡方程、运动方程等。如何变形？破坏？材料力学、弹性力学、塑性力学等，研究对象为变形体；基本方程是平衡方程、物理方程、几何方程等。本构方程强度设计的一般方法：平衡方程变形几何条件应力应变关系内力应力强度条件满意？强度计算材料试验极限应力选取安全系数许用应力控制设计：强度是最主要的控制指标。研究对象是无缺陷变形体，研究目的是保证在最大载荷下有足够的强度。NO修改设计结束YES初步设计设计目标结构/构件强度的控制参量是应力。工作应力：

构件在可能受到的最大工作载荷作用下的应力。

(由力学分析计算得到)极限应力：

ys、

b

材料可以承受的强度指标。延性材料：

ys；脆性材料：

b

(通过材料力学性能的实验得到)强度判据：(作用抗力)

结构或构件的工作应力

材料的极限应力

ys延性材料

b

脆性材料举例Patran,LS-Dyna,Ansys，Abaqus工程构件在外载荷作用下的变形模拟LS_DANA_simulationLS_DANA_simulationLY_DANASimulationABAQUS_simulationABAQUS_simulationABAQUS_simulation高级材料试验及系统(MTS)高级材料试验及系统(MTS)

拉伸实验\疲劳试验\断裂力学实验

以杆件为主要对象，建立工程构件力学分析的主要概念和方法。培养工程结构定量分析的逻辑思维能力，培养工程意识。

强度(strength)

刚度(stiffness)

稳定性(stability)构件抵抗破坏的能力构件抵抗变形的能力构件保持原有平衡形态的能力1.工程构件的力学分析2.固体力学的基础性概念§1-1材料力学的任务与研究对象工程构件的基本类型杆(bar)体(body)板(plate)壳(shell)怎样研究这些工程构件???YZabrX---轴向/纵向/法向(l)横向面内a~b<<l赤道地轴南极北极认识地球地心北极星90o低纬度中纬度中纬度高纬度高纬度0o0o30o30o30o30o60o60o60o60o90o高中低纬度的划分北极圈66.5o南极圈66.5o南回归线23.5o北回归线23.5oSNWE15o15o60o45o30o30o45o60o0o本初子午线东西半球的划分界限：20°W、160°E组成的经线圈。180°经线国际上以经度180度子午线为基础，绕过岛屿和海峡，定为“国际日期变更线”，简称“日界线”。1.关于材料性质的假定低碳钢细观结构球墨铸铁细观结构高碳钢细观结构§1-2变形固体及其基本假设§1-2变形固体及其基本假设1.关于材料性质的假定10–8m考察的尺度量级：10–6m考察的尺度量级：10–4m考察的尺度量级：10–2m考察的尺度量级：

连续性

(continuity)

均质性

(uniformity)

各向同性

(isotropy)§1-2变形固体及其基本假设1.关于材料性质的假定

微观或细观层次上的随机性构成了宏观层次上的各向同性。

微观或细观层次上的规律性构成了宏观层次上的各向异性。2.关于变形的假定小变形）

二阶微量可以忽略

可以在未变形的构形中进行计算hbLhbLvmaxvmax<h

§1-3杆件变形的基本形式一.杆件：一个方向的尺寸远大于其它两个方向尺寸的构件纵向（长的一个方向）横向（短的两个方向）横截面：垂直于长度方向的截面轴线：所有横截面形心的连线，横截面和轴线垂直固定端(fixedend)杆件的支承(support)形式移动铰(movablepin)固定铰(fixedpin)杆(bar)轴(shaft)梁(beam)

柱(column)杆件的不同用途和形式悬臂梁(cantilever)简支梁(simplebeam)扭转(torsion)剪切(shearing)弯曲(bending)定位非常重要!拉压(tension&compression)二.杆件的基本变形(1)拉伸或压缩（拉杆、柱）受力：杆受一对大小相等，方向相反的纵向力，力的作用线与杆轴线重合；变形：杆件伸长或缩短。(2)剪切受力：受垂直于轴线的横向力作用；变形：相邻截面友相对错动的趋势。FFPP(3)扭转