材料力学绪论

1材料力学-绪论主要内容§7.1材料力学的任务§7.2变形固体的基本假设§7.3外力及其分类§7.4内力、截面法及应力的概念§7.5变形与应变§7.6杆件变形的基本形式

传统具有柱、梁、椽的木制房屋结构古代建筑结构建于隋代（605年）的河北赵州桥桥长64.4米，跨径37.02米，用石2800吨一、材料力学与工程应用§7.1材料力学的任务建于辽代（1056年）的山西应县佛宫寺释迦塔塔高9层共67.31米，用木材7400吨，900多年来历经数次地震不倒，现存唯一木塔哈尔滨大桥坍塌比萨斜塔埃菲尔铁塔铁塔承受风载的计算简图铁塔变形示意图Tacoma

海峡大桥(美国Tacoma市)因设计不良1940年破坏Tacoma

海峡新桥8大量中、外力学专家为力学的发展作出了突出的贡献,这里介绍部分力学专家。9达芬奇说：“力学是数学的乐园，因为我们在这里获得了数学的果实。”达芬奇伽利略伽利略创建了材料力学10111213141516171、构件：工程结构或机械的每一组成部分。（例如：行车结构中的横梁、吊索等）

理论力学—研究刚体，研究力与运动的关系。

材料力学—研究变形体，研究力与变形的关系。二、基本概念2、变形：在外力作用下，固体内各点相对位置的改变。(宏观上看就是物体尺寸和形状的改变）3、内力：构件内由于发生变形而产生的相互作用力。（内力随外力的增大而增大）强度：在载荷作用下，构件抵抗破坏的能力。刚度：在载荷作用下，构件抵抗变形的能力。塑性变形(残余变形)—外力解除后不能消失

弹性变形—随外力解除而消失｛4、稳定性：

在载荷作用下，构件保持原有平衡状态的能力。强度、刚度、稳定性是衡量构件承载能力的三个方面，材料力学就是研究构件承载能力的一门科学。三、材料力学的任务1）研究材料的力学性能2）研究构件的强度、刚度和稳定性等3）合理解决安全与经济之间的矛盾构件的强度、刚度和稳定性均与所用材料的力学性能有关，因此在实验研究基础上，进行和理论分析是完成材料力学的任务所必需的途径和手段。构件的分类：杆件、板壳、块体材料力学主要研究：杆件等截面直杆——等直杆四、材料力学的研究对象直杆——轴线为直线的杆曲杆——轴线为曲线的杆{等截面杆——横截面的大小

形状不变的杆变截面杆——横截面的大小

或形状变化的杆{五、材料力学的作用——承前启后的阶段性1、后续的力学（其它的变形体力学）学好材料力学对学习其他变形体力学的奠基作用结构力学，弹性力学，塑性力学，断裂力学,纳米力学流体力学2、后续的专业课程建筑结构机械设计结构设计原理3、有助于学习其它工程：土木、机械、勘查、航天、交通、水利、材料、生物、工程、仪表等4、今后工程工作中直接受益在外力作用下，一切固体都将发生变形，故称为变形固体，而构件一般均由固体材料制成，故构件一般都是变形固体。变形固体的假设1、连续性假设：认为整个物体体积内毫无空隙地充满物质2．均匀性假设：认为物体内的任何部分，其力学性能相同3．各向同性假设：认为在物体内各个不同方向的力学性能相同4.小变形假设：变形与本身的尺寸相比很小§7.2变形固体的基本假设按外力作用的方式体积力:是连续分布于物体内部各点的力如物体的自重和惯性力面积力:如油缸内壁的压力，水坝受到的水压力等均为分布力若外力作用面积远小于物体表面的尺寸，可作为作用于一点的集中力。如火车轮对钢轨的压力等按时间分布力：集中力：静载：动载：缓慢加载（a≈0）快速加载（a≠0），或冲击加载§7.3外力及分类交变载荷冲击载荷指由外力作用所引起的、物体内相邻部分之间相互作用力（附加内力）。一、内力的定义§7.4内力、截面法和应力的概念mm二、内力的求法——截面法步骤①截开在所求内力的截面处，假想地用截面将杆件一分为二。mmmmmm②代替任取一部分，其弃去部分对留下部分的作用，用作用在截面上相应的内力（力或力偶）代替。

③平衡对留下的部分建立平衡方程，根据其上的已知外力来计算杆在截开面上的未知内力（此时截开面上的内力对所留部分而言是外力）。mmmmmm31三、应力

为了引入应力的概念，参照下图，首先围绕C点取微小面积，有分布内力的合力，应力定义为应力是一个矢量平均应力——某个范围内，单位面积上的内力的平均集度C点的应力——当面积趋于零时，平均应力的大小和方向都将趋于一定极限，得到应力即单位面积上的内力——某截面处内力的密集程度应力的国际单位为N/m21N/m2=1Pa（帕斯卡）

1MN/m2=1MPa=106N/m2=106Pa1GPa=1GN/m2=109Pa垂直于截面的应力称为“正应力”(NormalStress)p

M

位于截面内的应力称为“切应力”(ShearingStress)§7.5变形与应变对于构件任一点的变形，只有线变形和角变形两种基本变形，分别由线（正）应变和角（切）应变来度量

1．线应变

正应变——

即单位长度上的变形量，无量纲，其物

理意义是构件上一点沿某一方向变形量