工程力學(xué)：第7章-緒論

1、1,第 7 章緒 論,材料力學(xué)的研究對(duì)象與任務(wù) 材料力學(xué)的基本假設(shè) 材料力學(xué)的基本概念,本章主要介紹,2,1 材料力學(xué)的任務(wù)與研究對(duì)象 2 材料力學(xué)的基本假設(shè) 3 外力與內(nèi)力 4 正應(yīng)力與切應(yīng)力 5 正應(yīng)變與切應(yīng)變,3,1 材料力學(xué)的任務(wù)與研究對(duì)象,工程實(shí)例 構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度與穩(wěn)定性 材料力學(xué)的任務(wù) 材料力學(xué)的研究對(duì)象,4,工程實(shí)例,埃菲爾鐵塔,鐵塔承受風(fēng)載 的計(jì)算簡(jiǎn)圖,鐵塔變形示意圖,5,Tacoma 海峽大橋 ( 美國(guó)Tacoma市,Tacoma 海峽新橋,因設(shè)計(jì)不良1940年破壞,6,Tacoma 大橋破壞過程,點(diǎn)擊畫面,7,在外力作用下，不能保持原有平衡形式的現(xiàn)象，稱為失穩(wěn),Tacom

2、a 橋受壓壁板的破壞形式,加筋板由平直（原有平衡形式）變彎,8,構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度與穩(wěn)定性,構(gòu)件：組成機(jī)械與結(jié)構(gòu)的零、構(gòu)件,構(gòu)件的力學(xué)響應(yīng)： 變形構(gòu)件的形狀與尺寸發(fā)生變化 破壞構(gòu)件發(fā)生顯著塑性變形或斷裂 失穩(wěn)構(gòu)件不能保持原有平衡形式,構(gòu)件的承載能力： 強(qiáng)度構(gòu)件抵抗破壞的能力 剛度構(gòu)件抵抗變形的能力 穩(wěn)定性構(gòu)件保持原有平衡形式的能力,9,材料力學(xué)的任務(wù),材料力學(xué)的任務(wù)： 研究構(gòu)件在外力作用下的變形、受力與失效的規(guī)律，為合理設(shè)計(jì)構(gòu)件提供有關(guān)強(qiáng)度、剛度與穩(wěn)定性分析的基本理論與方法（包括試驗(yàn)方法,失效：廣義破壞，包括斷裂、失穩(wěn)等,構(gòu)件安全工作基本條件： 構(gòu)件應(yīng)具備足夠的強(qiáng)度、剛度與穩(wěn)定性，以保證在規(guī)定的

3、使用條件下，不破壞、不過大變形與不失穩(wěn),10,材料力學(xué)的研究對(duì)象,桿件：細(xì)而長(zhǎng)的構(gòu)件,11,橫截面與軸線相正交；軸線通過橫截面的形心,桿件的幾何要素,橫截面與軸線,桿件種類：直桿與曲桿, 等截面桿與變截面桿,12,主要研究對(duì)象是桿, 以及由若干桿組成的簡(jiǎn)單桿系結(jié)構(gòu),材料力學(xué)的研究對(duì)象,13,2 材料力學(xué)的基本假設(shè),連續(xù)性假設(shè) 均勻性假設(shè) 各向同性假設(shè) 基本假設(shè)小結(jié),14,連續(xù)性假設(shè),構(gòu)件內(nèi)的一些力學(xué)量（例如各點(diǎn)的位移）可用坐標(biāo)的連續(xù)函數(shù)表示，也可采用無限小的數(shù)學(xué)分析方法,當(dāng)空穴或裂紋不能忽略時(shí)，采用斷裂力學(xué)方法專門研究,裂紋,連續(xù)性：在構(gòu)件所占有的空間內(nèi)處處充滿物質(zhì),15,均勻性假設(shè),微觀非均

4、勻，宏觀均勻,鋼的顯微照片,灰口鑄鐵的顯微照片,均勻性：材料的力學(xué)性能與其在構(gòu)件中的位置無關(guān),16,各向同性假設(shè),宏觀各向異性材料,晶粒各向異性 材料宏觀各向同性,纖維增強(qiáng)復(fù)合材料,金屬材料,各向同性：材料沿各個(gè)方向的力學(xué)性能相同,17,構(gòu)件是由連續(xù)、均勻與各向同性材料制成的可變形固體,基本假設(shè)小結(jié),連續(xù)性：構(gòu)件所占有的空間內(nèi)處處充滿物質(zhì) （密實(shí)體） 均勻性：材料的力學(xué)性能與其在構(gòu)件中的位置無關(guān) （力學(xué)性能與位置無關(guān)） 各向同性：材料沿各個(gè)方向的力學(xué)性能相同 （力學(xué)性能與受力方向無關(guān),18,3 外力與內(nèi)力,外力 內(nèi)力與截面法 例題,19,外 力,分布力：連續(xù)分布在構(gòu)件表面某一范圍的力,集中力：

5、當(dāng)分布力的作用范圍遠(yuǎn)小于構(gòu)件表面面積或桿 長(zhǎng)時(shí)，可簡(jiǎn)化為作用于一點(diǎn)處的力,外 力： 作用于構(gòu)件上的載荷與約束反力,20,靜載荷：隨時(shí)間變化極緩慢或不變化的載荷,動(dòng)載荷：隨時(shí)間顯著變化或使構(gòu)件各質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生 明顯加速度的載荷,21,內(nèi)力與截面法,由于外力作用，構(gòu)件內(nèi)部相連兩部分之間的相互作用力內(nèi)力,內(nèi)力,性質(zhì)連續(xù)分布力,22,FN沿橫截面軸線的內(nèi)力分量軸力,FSy, FSz作用線位于所切橫截面的內(nèi)力分量剪力,Mx矢量沿軸線的內(nèi)力偶矩分量扭矩,My, Mz 矢量位于所切橫截面的內(nèi)力偶矩分量彎矩,內(nèi)力分量,23,假想地將桿切開 畫受力圖，內(nèi)力用其分量表示 由平衡條件建立內(nèi)、外力間的關(guān)系,內(nèi)力的確定,截面

6、法要點(diǎn),24,例 題,解：1. 假想地將桿切開,2. 畫受力圖,3. 由平衡方程確定內(nèi)力,例 3-1 求橫截面 m m 上 的內(nèi)力,25,4 正應(yīng)力與切應(yīng)力,應(yīng)力概念 正應(yīng)力與切應(yīng)力,26,應(yīng)力概念,截面 mm 上 DA 內(nèi)的平均應(yīng)力,截面 mm 上 k 點(diǎn)處的應(yīng)力,應(yīng)力定義,應(yīng)力特點(diǎn),應(yīng)力是矢量 同一橫截面上,不同點(diǎn)處的應(yīng)力一般不同 過同一點(diǎn),不同方位截面上的應(yīng)力一般不同,27,正應(yīng)力與切應(yīng)力,應(yīng)力分解,應(yīng)力 p 的法向分量正應(yīng)力 s,應(yīng)力單位,PaPascal 帕,MMega 兆,應(yīng)力 p 的切向分量切應(yīng)力 t,28,5 正應(yīng)變與切應(yīng)變,正應(yīng)變概念 切應(yīng)變概念 例題,29,正應(yīng)變概念,棱邊 ka 的平均正應(yīng)變,k點(diǎn)沿棱邊 ka 方向的正應(yīng)變,正應(yīng)變定義,正應(yīng)變特點(diǎn),正應(yīng)變是無量綱量 過同一點(diǎn)不同方位的正應(yīng)變一