工程力学 第5版 课件 第8.0章 第二篇 材料力学概述

第二篇材料力学概述第一篇材料力学概述材料力学(MechanicsofMaterials)是研究材料在各种外力作用下产生的应变、应力、强度、刚度、稳定和导致各种材料破坏的极限。固体力学的一个分支，研究结构构件和机械零件承载能力的基础学科。其基本任务是：将工程结构和机械中的简单构件简化为一维杆件，计算杆中的应力、变形并研究杆的稳定性，以保证结构能承受预定的载荷；选择适当的材料、截面形状和尺寸，以便设计出既安全又经济的结构构件和机械零件。第一篇材料力学概述刚体与变形固体理论力学主要研究的是物体的平衡和运动规律，将物体抽象为刚体(Rigidbody)任何物体受载荷（外力）作用后其内部质点都将产生相对运动，从而导致物体的形状和尺寸发生变化，称为变形(Deformation)，材料力学中研究的对象是可变形固体(Deformablebody)第一篇材料力学概述弹性变形与塑性变形外力去除后能恢复原装的变形-弹性变形外力去除后不能恢复原装的变形（永久变形）–塑性变形去除外力后能够恢复原状，也就是受力后发生的变形全部是弹性变形的物体称为弹性体如果物体的弹性变形大小与载荷成线性关系，则称为线弹性变形，相应的物体材料称为线弹性材料大多数金属材料当载荷在一定范围内所产生的变形是线弹性变形第一篇材料力学概述材料力学的研究对象变形固体抽象，一维构件（杆、轴、梁、框架）-材料力学

机械、土木及其它工程结构等都是由零、部件组装而成，这些零、部件统称为构件。二维、三维构件（板、壳、块）-弹性力学第一篇材料力学概述一维构件等截面直杆等截面曲杆变截面杆第一篇材料力学概述变形固体及其理想化连续性假设

微观不连续，宏观连续均匀性假设

物体内各处的力学性能完全相同各向同性假设

固体在各个方向上的力学性能完全相同小变形假设

假设物体的几何尺寸、形状的改变与其总的尺寸相比是很微小的。第一篇材料力学概述变形固体及其理想化连续性假设

微观不连续，宏观连续。认为固体在其整个体积内是连续的，由此可以引入无限小的概念，可以进行极限、积分、微分等高等数学运算。球墨铸铁的显微组织普通钢材的显微组织第一篇材料力学概述变形固体及其理想化均匀性假设

物体内各处的力学性能完全相同

物体的任一部份的力学性能就可以代表整体的力学性能。第一篇材料力学概述变形固体及其理想化各向同性假设

固体在各个方向上的力学性能完全相同。有些材料并非如此，比如复合材料玻璃钢在不同的方向上力学性能差异较大。玻璃钢型材第一篇材料力学概述变形固体及其理想化小变形假设

假设物体的几何尺寸、形状的改变与其总的尺寸相比是很微小的。小变形下，研究物体的静力平衡时，均可略去小变形，而按照原始尺寸计算，从而使计算简化。A小变形下点A的反力矩在变形前后相差不大AA大变形下点A的反力矩如何？第一篇材料力学概述杆件的基本变形第一篇材料力学概述结构工作时，任一构件通常均受到载荷(Load)的作用。结构必须具备必要的承载能力(1)必要的强度Strength(2)必要的刚度Stiffness(3)必要的稳定性Stability第一篇材料力学概述强度（Strength）构件抵抗破坏(断裂、塑性变形)的能力称为强度第一篇材料力学概述强度（Strength）?第一篇材料力学概述刚度（Stiffness）构件受载荷作用时产生过大的弹性变形会影响结构的正常工作，因而在设计时，应使其具有必要的抵抗弹性变形的能力，即刚度。第一篇材料力学概述稳定性（Stability）构件或零部件在某些受力形式(例如轴向压力)下其平衡形式不会发生突然转变的能力称为稳定性。第一篇材料力学概述综合考虑强度刚度稳定性第一篇材料力学概述

强度、刚度和稳定性是构件设计时必须要考虑的三个问题，但对于不同的构件以及不同的工况，又会有所区别和侧重。

设计时在满足“必要的强度、