材料力学章绪论

第一章绪论材料力学学习与做人主动认真、勤于思考、善于总结、勇于拓展态度决定一切！积极热情、一丝不苟、拓展素质、敢于实践真诚友善、心胸宽广、乐于助人、诚实守信学习：工作：待人：教学要求1、上课要集中精力，认真听讲，善于抓重点记录课堂笔记2、培养勤于思考，善于总结的良好学习习惯3、按时完成作业，步骤清晰，作图规范，书写工整，解答正确。每周交上周作业（实验报告），过期按不交作业处理4、利用好答疑机会，重点解决概念性、方法性问题5、每人必须准备一台科学计算器（具有函数功能但不带记忆功能）学生成绩评定方法：平时成绩：作业5%、实验10%；期中成绩10%期末成绩75%答疑:每周一次地点:实验楼119（暂定）时间:星期四，晚8:00–10:00学习目的对学科有一个初步的概念上的了解懂得重要性，引起学习它的兴趣了解恰当的学习方法学习内容材料力学的任务、作用和地位基本假设基本概念变形的基本形式1。弄清基本概念——思考再思考，观察生活实例适当读参考书认真做好实验2。注意知识发生过程——公式推导：基本假设基本思路基本要点3。认真完成作业——理解、体验，举一反三培养解决问题的能力4。养成写总结和体会的习惯

学习方法本节站在力学史和力学方法论的发展观、自然科学的价值观上，追根溯源，展望去向，力图使你对于材料力学有如下的宏观感觉和总体把握

会当凌绝顶，一览众山小

一、材料力学的由来——学科发展的必然性二、材料力学的任务——工程需要的迫切性三、材料力学的作用——承前启后的阶段性四、材料力学的学习——爱学会学的自觉性§1.1材料力学的任务

你将会确信：从学科发展观的角度，材料力学的出现，是力学学科的必然结果物理和理论力学：运动的一般规律（质点、刚体）质点：只有质量，没有大小刚体：有质量，有大小，但没有变形（相对位置不变）变形体：有质量，有大小，有变形（相对位置变化）变形：物体内部各质点之间的相对位置变化、尺寸和形状的改变质点——刚体——变形体，人类的认识深化一、材料力学的由来——学科发展的必然性变形体力学——变形体受力后的运动或变形规律涉及到变形，理论力学无能为力，材料力学当仁不让材料力学是变形体力学最早的分支，有最简捷的结果（1）最简单的模型（2）最基本的概念（3）最根本的方法（4）最典型的结论特点：概念多，变形多，公式多，实验多研究对象——质点？刚体？变形体？根据相对性二、材料力学的任务——工程需要的迫切性工程需要上看，材力是必然产物材力能成为一门自然科学技术的学科，是人类文明发展积累的成果每时每刻，人类都不得不同受力的物体或结构打交道：从土房、木屋到钢铁塔架、钢筋混凝土大厦

（住）从人力车、牛马车到火车、汽车、轮船、飞机、火箭

（行）从打猎用的木棍、竹棒到用蒸汽或用电动的机器

（用）人们（包括你）生活中的一切，无不涉及受力的问题——受力问题的安全？安全与经济？

河北赵州桥建于1400年前（隋朝）跨37.02米、宽9米、拱高7.23米。桥体各处受力合理，体现了中国古代材料力学的水平。三、材料力学发展简史达.芬奇(LeonardodaVinci,1452-1519)伽利略（Galilei,1564-1642)开始着手解决构件的强度计算问题从那时起，材料力学在奠基长期的积累、发展，逐渐完善形成材料力学材料力学关心的安全体现在——强度(Strength)刚度(Stiffness)稳定性(Stability)…...注:(1)材料强度的大小仅取决于材料本身。杆件在压力载荷作用下，保持其原有平衡状态的能力。

杆件在外载作用下，抵抗弹性变形的能力。在外载荷作用下，材料抵抗破坏的能力。注：既与材料有关，也与结构截面大小、形状有关。1、强度(Strength)：(2)破坏(Failure)不独指断裂(Rupture)。明显的塑性变形也是破坏的一种形式2、刚度(Stiffness)：3、稳定性(Stability)：注：杆件失去稳定后，称发生屈曲(buckling)，但是杆件不一定失去平衡。实例：构件破坏——强度问题大型结构的强度问题实例：构件变形——刚度问题

1940年11月７日，华盛顿州的塔科马桥，由于桥面刚度太差，在45mph风速的情形下，产生驰振。CollapseoftheTacomaNarrowsBridge破坏之前扭曲运动边跨下垂破坏惨状新Tacoma桥

/media_461550807/Collapse_of_the_Tacoma_Narrows_Bridge.html堪萨斯城饭店倒塌，(1981年)

1981年7月17日堪萨斯城饭店的玻璃大厅内聚集着1500人，夜总会即将结束。大厅上方的4层凉台上都站满了人。突然间，一声巨响，凉台的横梁倒塌，掉到了充满歌乐声的大厅中，造成113人死亡，200人受重伤。这一惨案的结论是：空中通道和凉台的构造设计有缺陷，从墙壁至立柱间的空中距离过长。实例：构件失稳——稳定性问题2006年北京市顺义北侧减河上一座悬索桥在进行承重测试时突然坍塌,约50米桥体连同桥上进行测试的10辆满载煤渣的运输车一起塌下,1名司机和2名检测人员受伤。

小结：材料力学的任务在满足强度、刚度、稳定性的要求下，以最经济的代价，为构件确定合理的形状和尺寸，选择适宜的材料，提供必要的理论基础和安全的计算方法。另一方面，利用材料的破坏的特点，可以设计出安全阀，爆炸拴等零件，以完成预定的工作要求。1、连续性(Continuity)：物质密实地充满物体所在空间，毫无空隙。2、均匀性(Homogeneity)：物体内，各处的力学性质完全相同作用：各力学量可以表示为坐标的连续函数，可用微积分数学工具处理。作用：在材料任意一处测得的力学性质（例如：弹性摸量和泊松比），在材料其它部位均相同。在微细观尺度下，材料一般不服从此假设。§1-2基本假设（Basichypotheses)注：以上假设在宏观尺度下适用，是材料的理想化模型。灰口铸铁的显微组织球墨铸铁的显微组织普通钢材的显微组织优质钢材的显微组织高分子材料微观结构4、小变形假设和原始尺寸原理

3、各向同性(Isotropy)

作用：在材料的任意方向都可以取相同的力学量计算。

材料沿不同方向的力学性质（如：弹性模量、泊松比）完全相同。注：具有纤维结构的材料（如：木材、玻璃钢等）不服从此假设。构件在载荷作用下的变形与原始尺寸相比甚小，故对构件进行受力分析时可忽略其变形。计算用变形前尺寸。板类块体杆件材料力学研究的对象：杆件及杆件系统问题：你能用数学语言描述杆件的定义吗？柱类、轴类简单结构矩形截面梁简单结构简易机械或装置塔式起重机桥面承力柱缆索拉杆江阴长江大桥缆索长度可调的拉杆防掸护栏江阴长江大桥缆索拦河大坝的水压力是表面力，为面分布载荷，单位：MPa。面分布载荷还可以简化为线分布载荷单位：N/m，kN/m。§1.3外力及其分类例如：火车车轮与钢轨的接触可看作点接触，因而相互作用力可视为集中力集中力是一种简化，是一种抽象，是相对的，而分布力是绝对的集中力

术语1、构件ComponentorMember：组成机械的零件或构筑物的杆件统称为构件

2、结构Structure：由构件组成的体系，工程结构是工程实际中采用的结构3、载荷Load：构件和结构承受的负载或荷重载荷有——内载荷外载荷4、变形Deformation：在载荷的作用下，构件的形状及尺寸发生的变化称为变形1、内力

指由外力作用所引起的、物体内相邻部分之间分布内力系的合成（附加内力）。§1.4内力、截面法和应力问题：材料力学中的内力概念与理论力学中的内力概念有何异同？2、截面法——求内力(