材料力學 第4章 材料力學的基本假設(shè)與基本概念課件

第4章材料力學的基本假設(shè)

和基本概念4.1材料力學的基本假設(shè)

4.2內(nèi)力與截面法

4.3應(yīng)力的概念

4.4

應(yīng)變的概念

4.5

桿件變形的基本形式

第4章材料力學的基本假設(shè)

和基本概念4.1材料4.1材料力學的基本假設(shè)

對材料力學的研究對象（變形固體）進行力學分析，必須要建立力學模型，建立力學模型就要進行簡化處理，而簡化處理的理論基礎(chǔ)就是材料力學的基本假設(shè)。4.1材料力學的基本假設(shè)對材料力學的研究對象（變假設(shè)在物體的整個體積內(nèi)毫無空隙地充滿了物質(zhì)。4.1材料力學的基本假設(shè)一、連續(xù)性假設(shè)優(yōu)點：可用微積分數(shù)學工具。假設(shè)在物體的整個體積內(nèi)毫無空隙地充滿了物質(zhì)。4.1材料假設(shè)在物體的整個體積內(nèi)毫無空隙地充滿了物質(zhì)。4.1材料力學的基本假設(shè)一、連續(xù)性假設(shè)優(yōu)點：可用微積分數(shù)學工具。二、均勻性假設(shè)假設(shè)物體內(nèi)各點處的力學性能都相同。優(yōu)點：知道一點的力學性能，就知道所有點的力學性能，就知道了整體的力學性能。假設(shè)在物體的整個體積內(nèi)毫無空隙地充滿了物質(zhì)。4.1材料假設(shè)物體內(nèi)任一點處沿各個方向的力學性能都相同。4.1材料力學的基本假設(shè)各方向力學性能相同的材料稱為各向同性材料，反之則是各向異性材料。假設(shè)構(gòu)件卸載后的所有變形都能恢復(fù)，且在加載時力與變形成正比關(guān)系。四、線性彈性假設(shè)三、各向同性假設(shè)假設(shè)物體內(nèi)任一點處沿各個方向的力學性能都相同。4.1材

構(gòu)件在外力作用下，其幾何尺寸的改變量和其原始尺寸相比是一個很微小的量。4.1材料力學的基本假設(shè)五、小變形條件優(yōu)點：1、研究物體的平衡和整體運動時，完全可以忽略這種小變形，利用原始尺寸進行分析和計算；2、在研究物體的變形時，可以忽略高階無窮小量，建立起線性的變形幾何關(guān)系。構(gòu)件在外力作用下，其幾何尺寸的改變量和其原始第4章材料力學的基本假設(shè)

和基本概念4.1材料力學的基本假設(shè)

4.2內(nèi)力與截面法

4.3應(yīng)力的概念

4.4

應(yīng)變的概念

4.5

桿件變形的基本形式

第4章材料力學的基本假設(shè)

和基本概念4.1材料4.2內(nèi)力與截面法一、內(nèi)力1.定義2.注意

靜力學和材料力學內(nèi)力的區(qū)別

靜力學中的內(nèi)力是指同一系統(tǒng)不同構(gòu)件的相互作用力；

材料力學中的內(nèi)力是指同一構(gòu)件不同部分的相互作用力。構(gòu)件內(nèi)部相連部分之間的相互作用力。4.2內(nèi)力與截面法一、內(nèi)力1.定義2.注意靜力4.2內(nèi)力與截面法一、內(nèi)力1.定義2.注意構(gòu)件內(nèi)部相連部分之間的相互作用力。注意B處約束力4.2內(nèi)力與截面法一、內(nèi)力1.定義2.注意構(gòu)件內(nèi)部4.2內(nèi)力與截面法一、內(nèi)力1.定義2.注意

靜力學和材料力學內(nèi)力的區(qū)別；

靜力學中的內(nèi)力是指同一系統(tǒng)不同構(gòu)件的相互作用力；

材料力學中的內(nèi)力是指同一構(gòu)件不同部分的相互作用力。構(gòu)件內(nèi)部相連部分之間的相互作用力。

材料力學中的內(nèi)力是指由于外力作用所引起的內(nèi)力的改變量

，又稱為附加內(nèi)力

。4.2內(nèi)力與截面法一、內(nèi)力1.定義2.注意靜力4.2內(nèi)力與截面法二、截面法截面法的步驟：截，取，代，平FN——軸力；FSy

、FSz——剪力；T——扭矩；My

、Mz——彎矩。4.2內(nèi)力與截面法二、截面法截面法的步驟：截，取，代，平4.2內(nèi)力與截面法二、截面法對于平面問題求解步驟：截，取，代，平FN————軸力；FS————剪力；M————彎矩。4.2內(nèi)力與截面法二、截面法對于平面問題求解步驟：截，取4.2內(nèi)力與截面法例4-1

小型壓力機的框架如圖所示。在F力的作用下，試求立柱橫截面m-m上的內(nèi)力。解：（1）用截面m-m將框架一分為二；（2）取出截面m-m以上部分為研究對象；（3）將截面m-m上的內(nèi)力向截面形心O簡化，得到一對正交分力FN

、FS

和一個力偶M；4.2內(nèi)力與截面法例4-1小型壓力機的框架如圖所示。在4.2內(nèi)力與截面法（3）列平衡方程；求解得截面m-m上的內(nèi)力：思考：如何求解截面n-n上的內(nèi)力？4.2內(nèi)力與截面法（3）列平衡方程；求解得截面m-m上的第4章材料力學的基本假設(shè)

和基本概念4.1材料力學的基本假設(shè)

4.2內(nèi)力與截面法

4.3應(yīng)力的概念

4.4

應(yīng)變的概念

4.5

桿件變形的基本形式

第4章材料力學的基本假設(shè)

和基本概念4.1材料4.3應(yīng)力的概念圖示構(gòu)件由材料相同，橫截面面積不同的AB、BC兩段構(gòu)成，受軸向力F作用。1-1截面上的內(nèi)力：2-2截面上的內(nèi)力：若不計B、C截面的受力情況，隨著外力的增加，構(gòu)件將在哪一段先被拉斷？引例：4.3應(yīng)力的概念圖示構(gòu)件由材料相同，橫截面面積不4.3應(yīng)力的概念軸力除以橫截面面積而得到的物理量比軸力本身更接近于揭示材料破壞的規(guī)律。但是這種籠統(tǒng)地取平均值的方法沒有體現(xiàn)出橫截面上可能存在的內(nèi)力分布不均勻的事實。

需要研究內(nèi)力在橫截面上的分布規(guī)律及在某一點處的強弱程度（稱為集度）。4.3應(yīng)力的概念軸力除以橫截面面積而得到的物理量4.3應(yīng)力的概念截面的上內(nèi)力在一點處的集度稱為該點的應(yīng)力。一、定義平均全應(yīng)力:平均正應(yīng)力:平均切應(yīng)力:1.平均應(yīng)力4.3應(yīng)力的概念截面的上內(nèi)力在一點處的集度稱為該點的應(yīng)力4.3應(yīng)力的概念一點的全應(yīng)力：一點的正應(yīng)力：一點的切應(yīng)力：2.一點處的應(yīng)力二、注意2.應(yīng)力的量綱和單位。

4.3應(yīng)力的概念一點的全應(yīng)力：一點的正應(yīng)力：一點的切應(yīng)力4.3應(yīng)力的概念（1）量綱為［力］／［長度］2，（2）單位為Pa(帕),

1Pa=1N／m2，（3）工程中常用單位：kPa

、MPa和

GPa，1kPa

=1×103Pa1MPa=1N／mm2=1×106Pa

1GPa=1×109Pa4.3應(yīng)力的概念（1）量綱為［力］／［長度］2，（2）第4章材料力學的基本假設(shè)

和基本概念4.1材料力學的基本假設(shè)

4.2內(nèi)力與截面法

4.3應(yīng)力的概念

4.4

應(yīng)變的概念

4.5

桿件變形的基本形式

第4章材料力學的基本假設(shè)

和基本概念4.1材料4.4應(yīng)變的概念圖示拉桿中畫上的微小正方形的兩個基本要素：微元線段長度的變化微元夾角的變化受力后微小正方形其中變成菱形引例：變形4.4應(yīng)變的概念圖示拉桿中畫上的微小正方形的兩個基本要素一、定義4.4應(yīng)變的概念線應(yīng)變1平均線應(yīng)變一點處的線應(yīng)變一、定義4.4應(yīng)變的概念線應(yīng)變1平均線應(yīng)變一點處的線應(yīng)變4.4應(yīng)變的概念切應(yīng)變24.4應(yīng)變的概念切應(yīng)變24.4應(yīng)變的概念應(yīng)變無量綱；應(yīng)變通常用μ（10-6）表式，稱為微應(yīng)變；切應(yīng)變單位用弧度（rad）表式。注意34.4應(yīng)變的概念應(yīng)變無量綱；應(yīng)變通常用μ（10-6）表式第4章材料力學的基本假設(shè)

和基本概念4.1材料力學的基本假設(shè)

4.2內(nèi)力與截面法

4.3應(yīng)力的概念

4.4應(yīng)變的概念

4.5

桿件變形的基本形式

第4章材料力學的基本假設(shè)

和基本概念4.1材料4.5桿件變形的基本形式一、軸向拉伸或壓縮

FF拉伸FF壓縮受力特點：外力作用線與桿軸重合。變形特點：桿件沿軸線方向伸長或縮短。4.5桿件變形的基本形式一、軸向拉伸或壓縮FF拉伸FF4.5桿件變形的基本形式一、軸向拉伸或壓縮橋梁結(jié)構(gòu)中的拉桿4.5桿件變形的基本形式一、軸向拉伸或壓縮橋梁結(jié)構(gòu)中的拉4.5桿件變形的基本形式一、軸向拉伸或壓縮抽油機中的光桿和抽油桿4.5桿件變形的基本形式一、軸向拉伸或壓縮抽油機中的光桿4.5桿件變形的基本形式二、扭轉(zhuǎn)受力特點：力偶的作用面垂直于桿軸線。MeMe變形特點：各橫截面繞軸線發(fā)生相對轉(zhuǎn)動。4.5桿件變形的基本形式二、扭轉(zhuǎn)受力特點：力偶的作用面垂4.5桿件變形的基本形式二、扭轉(zhuǎn)汽車中的傳動軸4.5桿件變形的基本形式二、扭轉(zhuǎn)汽車中的傳動軸4.5桿件變形的基本形式二、扭轉(zhuǎn)汽車中的傳動軸4.5桿件變形的基本形式二、扭轉(zhuǎn)汽車中的傳動軸4.5桿件變形的基本形式二、扭轉(zhuǎn)車床中的傳動軸擰緊鏍帽的對稱扳手4.5桿件變形的基本形式二、扭轉(zhuǎn)車床中的傳動軸擰緊鏍帽的4.5桿件變形的基本形式三、彎曲MeMe受力特點：力(或力偶矩矢)垂直于桿件軸線。變形特點：桿件的軸線由直線變成曲線。F4.5桿件變形的基本形式三、彎曲MeMe受力特點：力(或4.5桿件變形的基本形式三、彎曲重慶綦江彩虹橋4.5桿件變形的基本形式三、彎曲重慶綦江彩虹橋4.5桿件變形的基本形式三、彎曲陽臺4.5桿件變形的基本形式三、彎曲陽臺4.5桿件變形的基本形式四、剪切受力特點：作用在構(gòu)件兩側(cè)面上的橫向外力大小相等、方向相反、作用線相距很近。變形特點：兩力間的橫截面發(fā)生相對錯動。FF4.5桿件變形的基本形式四、剪切受力特點：作用在構(gòu)件兩側(cè)4.5桿件變形的基本形式四、剪切螺栓連接4.5桿件變形的基本形式四、剪切螺栓連接第4章材料力學的基本假設(shè)

和基本概念4.1材料力學的基本假設(shè)

4.2內(nèi)力與截面法

4.3應(yīng)力的概念

4.4

應(yīng)變的概念

4.5

桿件變形的基本形式

第4章材料力學的基本假設(shè)

和基本概念4.1材料4.1材料力學的基本假設(shè)

對材料力學的研究對象（變形固體）進行力學分析，必須要建立力學模型，建立力學模型就要進行簡化處理，而簡化處理的理論基礎(chǔ)就是材料力學的基本假設(shè)。4.1材料力學的基本假設(shè)對材料力學的研究對象（變假設(shè)在物體的整個體積內(nèi)毫無空隙地充滿了物質(zhì)。4.1材料力學的基本假設(shè)一、連續(xù)性假設(shè)優(yōu)點：可用微積分數(shù)學工具。假設(shè)在物體的整個體積內(nèi)毫無空隙地充滿了物質(zhì)。4.1材料假設(shè)在物體的整個體積內(nèi)毫無空隙地充滿了物質(zhì)。4.1材料力學的基本假設(shè)一、連續(xù)性假設(shè)優(yōu)點：可用微積分數(shù)學工具。二、均勻性假設(shè)假設(shè)物體內(nèi)各點處的力學性能都相同。優(yōu)點：知道一點的力學性能，就知道所有點的力學性能，就知道了整體的力學性能。假設(shè)在物體的整個體積內(nèi)毫無空隙地充滿了物質(zhì)。4.1材料假設(shè)物體內(nèi)任一點處沿各個方向的力學性能都相同。4.1材料力學的基本假設(shè)各方向力學性能相同的材料稱為各向同性材料，反之則是各向異性材料。假設(shè)構(gòu)件卸載后的所有變形都能恢復(fù)，且在加載時力與變形成正比關(guān)系。四、線性彈性假設(shè)三、各向同性假設(shè)假設(shè)物體內(nèi)任一點處沿各個方向的力學性能都相同。4.1材

構(gòu)件在外力作用下，其幾何尺寸的改變量和其原始尺寸相比是一個很微小的量。4.1材料力學的基本假設(shè)五、小變形條件優(yōu)點：1、研究物體的平衡和整體運動時，完全可以忽略這種小變形，利用原始尺寸進行分析和計算；2、在研究物體的變形時，可以忽略高階無窮小量，建立起線性的變形幾何關(guān)系。構(gòu)件在外力作用下，其幾何尺寸的改變量和其原始第4章材料力學的基本假設(shè)

和基本概念4.1材料力學的基本假設(shè)

4.2內(nèi)力與截面法

4.3應(yīng)力的概念

4.4

應(yīng)變的概念

4.5

桿件變形的基本形式

第4章材料力學的基本假設(shè)

和基本概念4.1材料4.2內(nèi)力與截面法一、內(nèi)力1.定義2.注意

靜力學和材料力學內(nèi)力的區(qū)別

靜力學中的內(nèi)力是指同一系統(tǒng)不同構(gòu)件的相互作用力；

材料力學中的內(nèi)力是指同一構(gòu)件不同部分的相互作用力。構(gòu)件內(nèi)部相連部分之間的相互作用力。4.2內(nèi)力與截面法一、內(nèi)力1.定義2.注意靜力4.2內(nèi)力與截面法一、內(nèi)力1.定義2.注意構(gòu)件內(nèi)部相連部分之間的相互作用力。注意B處約束力4.2內(nèi)力與截面法一、內(nèi)力1.定義2.注意構(gòu)件內(nèi)部4.2內(nèi)力與截面法一、內(nèi)力1.定義2.注意

靜力學和材料力學內(nèi)力的區(qū)別；

靜力學中的內(nèi)力是指同一系統(tǒng)不同構(gòu)件的相互作用力；

材料力學中的內(nèi)力是指同一構(gòu)件不同部分的相互作用力。構(gòu)件內(nèi)部相連部分之間的相互作用力。

材料力學中的內(nèi)力是指由于外力作用所引起的內(nèi)力的改變量

，又稱為附加內(nèi)力

。4.2內(nèi)力與截面法一、內(nèi)力1.定義2.注意靜力4.2內(nèi)力與截面法二、截面法截面法的步驟：截，取，代，平FN——軸力；FSy

、FSz——剪力；T——扭矩；My

、Mz——彎矩。4.2內(nèi)力與截面法二、截面法截面法的步驟：截，取，代，平4.2內(nèi)力與截面法二、截面法對于平面問題求解步驟：截，取，代，平FN————軸力；FS————剪力；M————彎矩。4.2內(nèi)力與截面法二、截面法對于平面問題求解步驟：截，取4.2內(nèi)力與截面法例4-1

小型壓力機的框架如圖所示。在F力的作用下，試求立柱橫截面m-m上的內(nèi)力。解：（1）用截面m-m將框架一分為二；（2）取出截面m-m以上部分為研究對象；（3）將截面m-m上的內(nèi)力向截面形心O簡化，得到一對正交分力FN

、FS

和一個力偶M；4.2內(nèi)力與截面法例4-1小型壓力機的框架如圖所示。在4.2內(nèi)力與截面法（3）列平衡方程；求解得截面m-m上的內(nèi)力：思考：如何求解截面n-n上的內(nèi)力？4.2內(nèi)力與截面法（3）列平衡方程；求解得截面m-m上的第4章材料力學的基本假設(shè)

和基本概念4.1材料力學的基本假設(shè)

4.2內(nèi)力與截面法

4.3應(yīng)力的概念

4.4

應(yīng)變的概念

4.5

桿件變形的基本形式

第4章材料力學的基本假設(shè)

和基本概念4.1材料4.3應(yīng)力的概念圖示構(gòu)件由材料相同，橫截面面積不同的AB、BC兩段構(gòu)成，受軸向力F作用。1-1截面上的內(nèi)力：2-2截面上的內(nèi)力：若不計B、C截面的受力情況，隨著外力的增加，構(gòu)件將在哪一段先被拉斷？引例：4.3應(yīng)力的概念圖示構(gòu)件由材料相同，橫截面面積不4.3應(yīng)力的概念軸力除以橫截面面積而得到的物理量比軸力本身更接近于揭示材料破壞的規(guī)律。但是這種籠統(tǒng)地取平均值的方法沒有體現(xiàn)出橫截面上可能存在的內(nèi)力分布不均勻的事實。

需要研究內(nèi)力在橫截面上的分布規(guī)律及在某一點處的強弱程度（稱為集度）。4.3應(yīng)力的概念軸力除以橫截面面積而得到的物理量4.3應(yīng)力的概念截面的上內(nèi)力在一點處的集度稱為該點的應(yīng)力。一、定義平均全應(yīng)力:平均正應(yīng)力:平均切應(yīng)力:1.平均應(yīng)力4.3應(yīng)力的概念截面的上內(nèi)力在一點處的集度稱為該點的應(yīng)力4.3應(yīng)力的概念一點的全應(yīng)力：一點的正應(yīng)力：一點的切應(yīng)力：2.一點處的應(yīng)力二、注意2.應(yīng)力的量綱和單位。

4.3應(yīng)力的概念一點的全應(yīng)力：一點的正應(yīng)力：一點的切應(yīng)力4.3應(yīng)力的概念（1）量綱為［力］／［長度］2，（2）單位為Pa(帕),

1Pa=1N／m2，（3）工程中常用單位：kPa

、MPa和

GPa，1kPa

=1×103Pa1MPa=1N／mm2=1×106Pa

1GPa=1×109Pa4.3應(yīng)力的概念（1）量綱為［力］／［長度］2，（2）第4章材料力學的基本假設(shè)

和基本概念4.1材料力學的基本假設(shè)

4.2內(nèi)力與截面法

4.3應(yīng)力的概念

4.4

應(yīng)變的概念

4.5

桿件變形的基本形式

第4章材料力學的基本假設(shè)

和基本概念4.1材料4.4應(yīng)變的概念圖示拉桿中畫上的微小正方形的兩個基本要素：微元線段長度的變化微元夾角的變化受力后微小正方形其中變成菱形引例：變形4.4應(yīng)變的概念圖示拉桿中畫上的微小正方形的兩個基本要素一、定義4.4應(yīng)變的概念線應(yīng)變1平均線應(yīng)變一點處的線應(yīng)變一、定義4.4應(yīng)變的概念線應(yīng)變1平均線應(yīng)變一點處的線應(yīng)變4.4應(yīng)變的概念切應(yīng)變24.4應(yīng)變的概念切應(yīng)變24.4應(yīng)變的概念應(yīng)變無量綱；應(yīng)變通常用μ（10-6）表式，稱為微應(yīng)變；切應(yīng)變單位用弧度（rad）表式。注意34.4應(yīng)變的概念應(yīng)變無量綱；應(yīng)變通常用μ（10-6）表式第4章材料力學的基本假設(shè)

和基本概念4.1材料力學的基本假設(shè)

4.2內(nèi)力與截面法

4.3應(yīng)力的概念

4.4應(yīng)變的概念

4.5

桿件變形的基本形式

第4章材料力學的基本假設(shè)

和基本概念4.1材