第1章材料力学绪论

一、材料力学的任务二、材料力学的研究内容三、材料力学的基本假设四、材料力学的研究对象及杆件变形的基本形式五、材料力学的课程性质与特点六、如何学好材料力学第一章绪论研究构件的承载能力，研究材料的力学性质，在既安全又经济的条件下，为构件选择合适的材料，确定合理的截面形状和尺寸提供计算理论与方法。一材料力学的任务第一章绪论１、研究构件的承载能力构件：组成结构或机械的部件。衡量构件承载能力的强度要求：强度：构件抵抗破坏的能力。

不因发生断裂或过量的塑性变形而失效。绪论/一材料力学的任务一材料力学的任务/1研究构件的承载能力强度问题房屋梁柱断裂引起倒塌

1993年8月13日上午10点左右，泰国皇家大饭店倒塌，原房屋设计为三层62套房间，后来又在上面加盖了三层８1套房间，为防断水，在房顶又加了四个大水箱，下部三层结构承受不了上部的加层及水箱重量，梁柱断裂引起整幢大饭店倒塌。一材料力学的任务/1研究构件的承载能力

桥梁断塌1994年10月21日早晨7时45分，韩国汉城圣水大桥中段50米的桥梁断塌，造成48人死亡，20多人受伤．汉城市市长辞职，总理辞职被挽留．

一材料力学的任务/1研究构件的承载能力一材料力学的任务/1研究构件的承载能力

当地时间2007年8月1日19时5分左右,在美国中西部城市明尼阿波利斯，一座40年历史的双向8车道州际大桥突然断裂成几大段，坠入18米之下的密西西比河。当地政府已确认这次事故造成至少4人死亡，数十人受伤。初步调查显示，这是一起桥梁结构性垮塌事故，并非恐怖袭击。

1998年9月10日19时38分，东方航空公司从上海飞往北京的MU586航班起飞，23时07分成功迫降上海机场．惊心动魄3小时，就是因为飞机前起落架的销子断裂导致起落架收放失效．一材料力学的任务/1研究构件的承载能力前起落架锁连杆安装螺栓（销子）发生断裂．一材料力学的任务/1研究构件的承载能力1993年7月23日下午2时41分，西北航空公司从银川至北京的2119航班从银川市起飞时，因机尾突然断裂，冲出跑道，冲破机场铁丝网，栽入附近一浅水湖．“7.23”银川空难死亡59人，扬子晚报的报导催人泪下．一材料力学的任务/1研究构件的承载能力2005年11月2日下午3时，上海江扬南路临汾路一处工地，正在吊运货运电梯的塔吊从中间突然折断，50米长大臂折成几段砸向楼顶，驾驶室内的操作工当场死亡．一材料力学的任务/1研究构件的承载能力2007年3月28日上午10时左右，上海江苏路宣化路交叉口的企发大厦工地，塔吊在拆卸过程中，钢丝绳突然断裂，导致塔吊大臂倾覆，将工地上一台升降机立柱砸弯，并悬挂在90米高空．一材料力学的任务/1研究构件的承载能力高速公路直道与弯道的连接路面的剪切破坏一材料力学的任务/1研究构件的承载能力破坏－断裂或过量的塑性变形变形——构件尺寸与形状的变化。弹性变形——外力解除以后可消失的变形。塑性变形——外力解除以后不能消失的变形。一材料力学的任务/1研究构件的承载能力美国塔科玛大桥在风荷载作用下发生过量的塑性变形引起大桥整体毁坏．一材料力学的任务/1研究构件的承载能力１、研究构件的承载能力衡量构件承载能力的刚度要求：刚度：构件抵抗弹性变形的能力。

不因发生过大的弹性变形而失效。绪论/一材料力学的任务一材料力学的任务/1研究构件的承载能力刚度问题刚度问题一材料力学的任务/1研究构件的承载能力高刚度的桥面结构刚度问题一材料力学的任务/1研究构件的承载能力强度刚度问题一材料力学的任务/1研究构件的承载能力强度刚度问题一材料力学的任务/1研究构件的承载能力１、研究构件的承载能力衡量构件承载能力的稳定要求：稳定性：构件保持原有平衡状态的能力。

不因发生因平衡形式的突然转弯而失效。绪论/一材料力学的任务一材料力学的任务/1研究构件的承载能力稳定问题一材料力学的任务/1研究构件的承载能力细长压杆，当压力达到或超过一定限度时，杆件可能突然变弯而失去承载能力，这种现象称为失稳或屈曲。杆件的失稳或屈曲往往产生很大的变形甚至导致整个结构的破坏。一材料力学的任务/1研究构件的承载能力19世纪的最后25年,欧美发生过一系列铁路和公路桥梁因压杆失稳而造成结构破坏的事件。其中最有影响的两例失稳事故：美国阿什特比拉河上同名桥失稳事故瑞士明汉斯太因村铁路桥失稳事故一材料力学的任务/1研究构件的承载能力美国阿什特比拉河上同名桥失稳事故1876年12月29日晚8时许，一列由两辆机车和11节车厢组成的快车，在美国横跨阿什特比拉河的同名桥上通过。在离对岸不到15米时，司机回头一看，后面的列车都坠入河中，158名乘客中有92人遇难。该桥结构破坏的原因是因为这座金属桁架式铁路桥的受压斜杆失稳引起的。一材料力学的任务/1研究构件的承载能力这座桥由法国著名设计师和建筑师埃菲尔（A.-G.Eiffel)设计并建造。采用埃菲尔式桁架，其结构的立面图和平面图如上图所示。瑞士明汉斯太因村铁路桥失稳事故一材料力学的任务/1研究构件的承载能力1891年5月14日瑞士这座架设在莱茵河支流比尔斯河上的单轨铁桥，因结构设计缺乏全面的稳定性分析而造成铁桥坠毁，行驶其上的12节车厢中74人蒙难，200多人受伤。一材料力学的任务/1研究构件的承载能力

1925年2月13日，修复后的莫济里桥在试车时出现了问题。幸好桁架落在为试车准备的临时支座上，人们才可看到斜杆失稳后的情景。左图桥下侧面观察，右图桥上看：长15.372米的斜杆一根鼓出1.46米，另一根鼓出0.905米。一材料力学的任务/1研究构件的承载能力

1875年俄国开伏达河上同名桥，在安装完毕后，仅当工作车通过时,受压上弦杆发生偏离桁架平面的屈曲而毁坏。一材料力学的任务/1研究构件的承载能力

2000年10月25日上午10时许南京电视台演播厅工程封顶，由于脚手架失稳，模板倒塌，造成6人死亡，35人受伤，其中一名死者是南京电视台的摄象记者。绪论/一材料力学的任务2、研究材料力学的力学性能不同材料制成的构件,其承载能力不一样。

构件的强度、刚度、稳定性与制作构件的材料有关。材料力学还要通过试验来研究材料的力学性能,并在此基础上为构件选择合适的材料。一材料力学的任务/2研究材料的力学性能为构件选择合适的材料根据结构的类型选材超高层建筑一材料力学的任务/2研究材料的力学性能为构件选择合适的材料根据结构的类型选材

高层小高层建筑

一材料力学的任务/2研究材料的力学性能为构件选择合适的材料根据结构的类型选材

多层小别墅建筑

一材料力学的任务/2研究材料的力学性能为构件选择合适的材料根据受力性质选材

一材料力学的任务/2研究材料的力学性能为构件选择合适的材料根据受力性质选材

一材料力学的任务/2研究材料的力学性能为构件选择合适的材料根据受力性质选材

南浦大桥杨浦大桥绪论/一材料力学的任务3合理解决安全与经济之间的矛盾

构件设计安全经济满足刚度强度稳定性要求材料好些截面大些降低成本、节约资金材料差些截面小些一材料力学的任务/3合理解决安全与经济矛盾安全经济矛盾力求合理解决选择材料设计截面恰到好处第一章绪论1、基本理论部分研究物体在外力作用下的内部力学响应,即构件的内力、应力和变形分析,这些都是强度、刚度和稳定性分析的基础。二材料力学的研究内容绪论/二材料力学的研究内容2、实验部分实验是材料力学的重要组成部分,通过实验研究材料在外力作用下的力学性能和失效行为,确定材料抵抗破坏和变形的能力。同时实验也是验证理论和解决理论分析难于处理的问题的重要手段。绪论/二材料力学的研究内容3、应用部分上述两部分内容的结合,成为工程设计的重要组成部分,即根据安全与经济的控制条件(以后各章要介绍的强度条件、刚度条件和稳定性条件)为构件选择合适的材料,设计出合理的截面形状和尺寸。二材料力学的研究内容/3应用部分方案设计静力设计设计定型工程设计程序二材料力学的研究内容/3应用部分静力设计受力分析内力分析应力分析失效分析稳定设计刚度设计强度设计第一章绪论

1、两种简化的力学模型

刚体

变形固体

F´FF´FF´FF´F三材料力学的基本假定(或称简化模型)绪论/三材料力学的基本假设2、变形固体的三个物体假设(又称材料性质模型)连续性假设均匀性假设各向同性假设

三材料力学的基本假设/2变形固体的物性假设(1)、连续性假设(不同的地方)

含义:认为组成物体的物质毫无空隙地充满整个物体的几何容积。

作用:可用连续函数来表示此物体的各力学量,如内力、应力、应变和位移等变化。

实际情况:宏观连续,微观不连续。三材料力学的基本假设/2变形固体的物性假设灰口铸铁显微组织球墨铸铁显微组织三材料力学的基本假设/2变形固体的物性假设普通钢材显微组织优质钢材显微组织还例如:砼—石子/黄沙/水泥—但仍有空隙存在。三材料力学的基本假设/2变形固体的物性假设(2)均匀性假设(不同的地方)

含义:认为物体内任何部分的力学性质相同、均匀分布。

作用:可以从小到大(为研究一个整体，可取一小部分研究）也可以从大到小（大尺寸试件测试的力学性能可应用到任何微小部分）

实际情况：宏观均匀，微小不均匀。砼振捣密实度会存在差异三材料力学的基本假设/2变形固体的物性假设低碳钢拉伸局部颈缩现象三材料力学的基本假设/2变形固体的物性假设(3)、各向同性假设（同一点不同的方向）