《材料力学 第2版》课件 第1章 绪论

1MechanicsofMaterials吉林大学机械学院工程力学系2材料力学vs.理论力学力刚体可变形固体运动变形破坏物体理论力学材料力学3目录第1章绪论第2章轴向拉伸和压缩第3章扭转和剪切第4章弯曲内力第5章弯曲强度第6章弯曲变形第7章应力及应变分析

强度理论第8章组合变形构件的

强度计算第9章实验应力分析第10章能量法第11章超静定结构第12章动载荷第13章交变应力第14章压杆稳定第15章杆件的塑性变形4第1章绪论1.1材料力学的任务1.2可变形固体的性质及其基本假设1.3内力、截面法和应力的概念1.4变形与应变的概念1.5杆件变形的基本形式51.1材料力学的任务机械一.工程要求设计结构零件

构件

(可变形固体)要求:构件具有足够的承载能力?6构件的承载能力1.强度2.刚度3.稳定性1.什么叫构件的强度、刚度、稳定性?2.什么时候构件具有足够的强度、刚度、稳定性??1.1材料力学的任务7强度-构件抵抗

破坏的能力1.构件安全工作应有足够的强度:即构件在规定的载荷作用下不发生破坏.1.1材料力学的任务8

2012伦敦奥运会，古巴选手博尔格斯撑杆跳杆子断成三截1.1材料力学的任务9刚度----构件抵抗变形的能力2.构件安全工作应有足够的刚度:即构件在规定的载荷作用下变形不能过大.F1.1材料力学的任务10高层建筑住户的安全感钻床1.1材料力学的任务11弹性变形(elasticdeformation):卸掉外载后构件能恢复原状。弹性变形分为线弹性变形和非线性变形。一般固体在载荷较小时发生弹性变形。材料力学仅研究线弹性变形。弹性变形变形分为弹性变形和塑性变形。1.1材料力学的任务12塑性变形(plasticdeformation）：卸掉载荷后不能消除的变形。能发生比较大的塑性变形的材料叫塑性材料。塑性变形不显著的材料叫脆性材料。塑性变形1.1材料力学的任务133、构件安全工作应具有足够的稳定性--构件维持原有平衡状态的能力即:构件(压杆)在规定载荷作用下不失稳1.1材料力学的任务14脚手架失稳1.1材料力学的任务15足够的强度—构件在规定的载荷作用下

不发生破坏足够的稳定性—构件在规定的载荷作用下

不失稳足够的刚度—构件在规定的载荷作用下

不发生过大的弹性变形1.1材料力学的任务16二.任务保证构件具有足够的承载能力的前提下，以最经济的代价设计构件：选择适宜的材料；确定合理的截面形状和尺寸；提供必要的理论基础和计算方法。为构件矛盾：安全----经济1.1材料力学的任务17说明：1.三方面要求不一定同时都要满足，对具体的构件一般以一方面为主要条件。2.有些要求相反。1设计地雷安全销（要求是相反的）2有些构件要求产生较大的弹性变形，如跳水员跳板，轿车弹簧等。1.1材料力学的任务181.1材料力学的任务19三．研究的内容和方法内容1.外力变形的规律破坏的规律2.材料的力学性质

3.截面形状和尺寸与承载关系方法1.实验手段2.理论分析几何方面物理方面静力方面1.1材料力学的任务201.2可变形固体的性质及其基本假设构件

可变形固体

材料

在研究中可能以整体,部分,微块为对象,在方法上要用到数学中的微积分,所以首先要对可变形固体进行一定的假设.为什么要对变形固体做基本假设?目的是:为了抱住西瓜,忽略芝麻211.连续性假设:认为组成固体的物质毫无空隙的充满了固体的几何空间,描述物体内受力和变形的物理量可以表示为连续函数.2.均匀性假设:认为固体内各点处的力学性质都是相同的.3.各向同性假设:认为固体内一点处在各个方向上的力学性质也都是相同的,金属材料等可认为各向同性材料.224.小变形条件

原始尺寸原理物体的变形是客观存在的,当结构的支反力没有求出时,变形是无法求解的,为了应用静力平衡方程,求出支反力,引入小变形原理(原始尺寸原理)Fl

变形量<<原始尺寸1.2可变形固体的性质及其基本假设231.3内力、截面法和应力的概念在外力作用下，物体内部相互作用力的变化量（附加内力）一.内力方法:截面法截取代平内力:FR

M24平衡方程:特点：外力增大,内力增大,但有限度。1.3内力、截面法和应力的概念25例1钻床如图，试确定在F作用下的和截面上的内力。解：截面法沿假想将构件截成两部分取：用主矢和主矩代替分布内力取上半部分为研究对象平：解得：截：代：1.3内力、截面法和应力的概念26问题的提出:A2>A1,内力相同,材料一样，谁先破坏?为什么?二、应力FFA2FFA127应力：

应力单位

应力分解：垂直于截面的正应力与截面相切的切应力---拉为正，压为负---对体内任一点取矩，顺时针为正应力的定义：内力的集度

F

Ap

1.3内力、截面法和应力的概念281.4

变形与应变的概念一.变形构件在外力作用下要产生变形变形：构件在外力作用下尺寸和形状的改变。位移：构件在变形的同时，其上的点、线、面相对于初始位置的变化。29二.应变线应变:一点处沿某一方向

长度的改变程度.

例：

符号规定

伸长缩短xuyxz1.4

变形与应变的概念30例2求

y1.4

变形与应变的概念31,

均为无量纲的量。切应变

：互相正交的任意两条线

段夹角的改变量直角变大直角变小

yxz1.4

变形与应变的概念στ

321.5杆件变形的基本形式一．主要研究对象构件的长度远大于横向尺寸，称为杆件杆件分类直杆:轴线为直线。曲杆:轴线为曲线。等截面杆:横截面相等。变截面杆:横截面渐变或者突变。构件大致上可分为四类：块体、板、壳和杆件。33横截面轴线形心横截面:垂直于杆件长度方向的截面。轴线:各横截面形心的连线。材料力学中研究的主要对象就是等直杆。1.5杆件变形的基本形式34桁架桁架桁架桁架1.5杆件变形的基本形式351.5杆件变形的基本形式361.5杆件变形的基本形式37杆件桥面板桥墩立柱1.5杆件变形的基本形式38二.杆件变形的基本形式先抓住主要的作用,将构件的受力进行抽象,基本变形可分为四种。1.轴向拉压2.剪切3.扭转4.弯曲1.5杆件变形的基本形式391.轴向拉压受力简图：1.5杆件变形的基本形式40受力简图：受力特征：受一对作用线与杆轴线重合的外力的作用变形特征：沿杆的长度伸长或缩短1.5杆件变形的基本形式411.5杆件变形的基本形式轴向拉压实例42受力简图：2.剪切受力特征：受一对大小相等，指向相反，作用线相距佷近的横向外力的作用。变形特征：横截面沿外力作用方向发生错动。1.5杆件变形的基本形式43螺栓连接铆钉连接销轴连接平键连接1.5杆件变形的基本形式剪切实例443.扭转受力简图：1.5杆件变形的基本形式453.扭转受力简图：受力特征：一对大小相等转向相反，作用面

垂直于杆轴线的外力偶的作用。变形特征：相邻横截面将绕轴线发生相对

转动，而轴线仍维持直线。1.5杆件变形的基本