華北理工大學(xué)材料力學(xué)劉文增第五版第1章緒論

材料力學(xué)MechanicsofMaterials趙玉民單位：建工學(xué)院力學(xué)教研室電話(huà)課教師：第1章緒論§1.1材料力學(xué)的任務(wù)一、構(gòu)件的概念及特點(diǎn)1、構(gòu)件(element)工程中的受力結(jié)構(gòu)稱(chēng)為工程結(jié)構(gòu)，工程結(jié)構(gòu)的組成部分稱(chēng)為結(jié)構(gòu)構(gòu)件，簡(jiǎn)稱(chēng)為構(gòu)件。2、構(gòu)件的特點(diǎn)承載能力有限,需要設(shè)計(jì)計(jì)算。二、構(gòu)件正常工作的要求1．強(qiáng)度要求強(qiáng)度(strength)：構(gòu)件抵抗外力破壞(破裂或出現(xiàn)過(guò)大的塑性變形)的能力。強(qiáng)度要求：在規(guī)定的載荷作用下構(gòu)件應(yīng)有足夠的抵抗破壞的能力。工程結(jié)構(gòu)圖吊車(chē)圖２．剛度要求剛度(stiffness)：構(gòu)件在外力作用下,抵抗彈性變形的能力。剛度要求：構(gòu)件在規(guī)定的載荷作用下應(yīng)有足夠的抵抗變形的能力，使之不超過(guò)工程允許的范圍。３．穩(wěn)定性要求穩(wěn)定性(stability)：構(gòu)件在外力作用下,抵抗原有平衡狀態(tài)發(fā)生改變的能力。穩(wěn)定性要求：構(gòu)件在規(guī)定的載荷作用下應(yīng)有足夠的保持原有平衡狀態(tài)的能力。吊車(chē)圖工程結(jié)構(gòu)圖注意：強(qiáng)度是構(gòu)件必須滿(mǎn)足的基本要求。工程中有些構(gòu)件不需要考慮剛度要求。有些構(gòu)件不存在穩(wěn)定性問(wèn)題。§１.2變形固體的基本假設(shè)研究構(gòu)件的強(qiáng)度，剛度和穩(wěn)定性問(wèn)題，為構(gòu)件的設(shè)計(jì)提出必要的理論基礎(chǔ)和計(jì)算方法。四、材料力學(xué)的研究方法理論研究和試驗(yàn)分析相結(jié)合的方法。三、材料力學(xué)的任務(wù)一、變形固體在外力作用下可變形的固體。二、變形固體的基本假設(shè)１．連續(xù)性假設(shè)認(rèn)為組成固體的物質(zhì)不留空隙地充滿(mǎn)了固體的體積。２．均勻性假設(shè)認(rèn)為在固體內(nèi)到處有相同的力學(xué)性能。３．各向同性假設(shè)認(rèn)為無(wú)論沿任何方向，固體的力學(xué)性能都是相同的?！欤?３外力及其分類(lèi)一、外力二、外力分類(lèi)周?chē)矬w對(duì)構(gòu)件的作用。１．按作用方式劃分：外力表面力體積力（如：重力，慣性力）集中力面分布力線(xiàn)分布力2．按作用趨勢(shì)劃分：外力主動(dòng)力，又稱(chēng)為載荷約束力靜載荷動(dòng)載荷§1.4內(nèi)力、截面法和應(yīng)力的概念一、內(nèi)力(internalforce)１．定義：物體內(nèi)部各部分之間因外力作用而引起的附加相互作用力稱(chēng)為內(nèi)力。２．性質(zhì)：內(nèi)力隨外力的出現(xiàn)而出現(xiàn)增大而增大；物體內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)間的相對(duì)位移隨內(nèi)力的增大而增大。３．截面上的內(nèi)力：特點(diǎn)：為連續(xù)分布的分布力系。概念：指某截面上截面兩側(cè)質(zhì)點(diǎn)間的相互作用力。截面上分布力系向某一點(diǎn)簡(jiǎn)化得到的主矢FR和主矩M及他們的各個(gè)分量(FNx,FQy,FQz,Mx,My,Mz)簡(jiǎn)稱(chēng)為截面上的內(nèi)力。二、截面法１．截面法：用截面假想地把構(gòu)件分成兩部分，以顯示并確定內(nèi)力的方法稱(chēng)為截面法。２．截面法求內(nèi)力的三個(gè)步驟：(１)沿欲求內(nèi)力截面截開(kāi)，保留一部分；(２)用內(nèi)力代替舍去部分的作用；(３)利用靜力平衡方程求內(nèi)力。

例１.1鉆床如圖所示，在載荷F作用下，試確定m-m截面上的內(nèi)力。解：(１)沿m-m面假想截開(kāi)，將鉆床分成兩部分，取上半部分為研究對(duì)象。(２)確定內(nèi)力分量，建立坐標(biāo)系。(３)由平衡條件求內(nèi)力。由：得：三、應(yīng)力(stress)1.定義:

截面內(nèi)某一點(diǎn)處分布內(nèi)力的集度稱(chēng)為該點(diǎn)的應(yīng)力。2.定義式：平均應(yīng)力：應(yīng)力：3.應(yīng)力的兩個(gè)分量：(1)正應(yīng)力：與截面正交的分量。(2)切應(yīng)力：與截面相切的分量，又稱(chēng)切應(yīng)力。4.應(yīng)力單位:基本單位：牛/米2（N/m2)稱(chēng)為帕斯卡記為：Pa。常用單位：KPa(103Pa)，Mpa(106Pa)，GPa(109Pa).§1.5變形與應(yīng)變一、變形(deformation)2.度量：二、應(yīng)變(strain)（1）線(xiàn)應(yīng)變：固體質(zhì)點(diǎn)間的相對(duì)位移量。1.定義：變形固體某一微小部分的相對(duì)變形量。固體質(zhì)點(diǎn)之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)稱(chēng)為變形。1.應(yīng)變的概念：平均線(xiàn)應(yīng)變：線(xiàn)應(yīng)變：（2）切應(yīng)變（角應(yīng)變）：2.應(yīng)變分量：§1.6桿件變形的基本形式2.小變形問(wèn)題的簡(jiǎn)化計(jì)算：1.小變形問(wèn)題：一、桿件(bar)的概念構(gòu)件的變形較構(gòu)件外形尺寸為微小量時(shí)的受力變形問(wèn)題。簡(jiǎn)化方法：將位移、變形和應(yīng)變作為微量來(lái)處理。1.構(gòu)件類(lèi)型：桿：板：殼：塊：2.桿件的兩個(gè)要素：3.桿件分類(lèi)：等截面直桿，變截面直桿，等截面曲桿，變截面曲桿。軸線(xiàn)橫截面三、小變形問(wèn)題的計(jì)算吊車(chē)圖如：原始尺寸法。二、桿件的基本變形1.軸向拉伸或壓縮：2.剪切：受力特征：外力合力作用線(xiàn)與桿軸線(xiàn)重合。變形特征：主要是軸向伸長(zhǎng)或縮短。變形特征：相鄰截面發(fā)生相對(duì)錯(cuò)動(dòng)變形。受力特征：桿件受到大小相等方向相反作用線(xiàn)很近的一對(duì)橫向外力作用。3.扭轉(zhuǎn)：4.彎曲：變形特征：桿件橫截面間發(fā)生繞軸線(xiàn)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。受力特征：橫截面外力合力為垂直于桿軸線(xiàn)的力偶。受力特征：受到橫向外力作用。變形特征：