工程力學(xué)01-緒論

第一章緒論ChapterOneIntroduction工程力學(xué)—–我們身邊的科學(xué)工程力學(xué)—–我們身邊的科學(xué)工程力學(xué)—–我們身邊的科學(xué)工程力學(xué)—–我們身邊的科學(xué)工程力學(xué)—–我們身邊的科學(xué)1.1工程力學(xué)的主要內(nèi)容1.3桿件及其基本變形形式1.2工程力學(xué)的研究對(duì)象及其基本假定1.4工程力學(xué)的研究方法1.研究物體在力的作用下平衡的力學(xué)規(guī)律1.1工程力學(xué)的主要內(nèi)容◆力系的平衡條件及其應(yīng)用◆

物體的受力分析◆力系的等效與簡(jiǎn)化（剛體靜力學(xué)基本問(wèn)題）問(wèn)題：吊車移動(dòng)到什么位置時(shí)，橫梁兩端的支撐力最大？最大支撐力等于多少？F1.1工程力學(xué)的主要內(nèi)容力系——作用在物體上力的集合。平衡——物體相對(duì)慣性系靜止或作勻速直線運(yùn)動(dòng)。平衡條件——平衡力系所滿足的數(shù)學(xué)條件。1.研究物體在力的作用下平衡的力學(xué)規(guī)律（剛體靜力學(xué)基本問(wèn)題）2.研究物體在力的作用下變形、破壞的力學(xué)規(guī)律◆工程構(gòu)件的力學(xué)分析1.1工程力學(xué)的主要內(nèi)容※

強(qiáng)度

(strength)※

剛度

(stiffness)※

穩(wěn)定性

(stability)FFFF強(qiáng)度構(gòu)件抵抗破壞的能力ab裂紋裂紋工程力學(xué)的結(jié)論強(qiáng)度失效智利地震垮塌的橋雪壓倒加油站強(qiáng)度失效俄羅斯(Transvaal)水上樂(lè)園強(qiáng)度失效強(qiáng)度失效FwFFwF剛度構(gòu)件抵抗變形的能力ab工程力學(xué)的結(jié)論齒輪軸剛度失效齒輪軸變形過(guò)大，會(huì)加速齒輪的磨損，減低軸承的壽命。大梁變形過(guò)會(huì)出現(xiàn)小車爬坡現(xiàn)象，引起振動(dòng)。吊車梁剛度失效穩(wěn)定性構(gòu)件保持原有平衡形態(tài)的能力平衡不穩(wěn)定轉(zhuǎn)入另一種平衡形式2005年9月5日晚10點(diǎn)10分，北京西單“西西工程4號(hào)地”綜合樓工地的模板支撐體系失穩(wěn)，導(dǎo)致腳手架坍塌

，47名工人墜落，造成6人死亡、28人受傷的嚴(yán)重后果。模板失穩(wěn)山體滑坡◆固體力學(xué)的基礎(chǔ)性概念※

應(yīng)力※

應(yīng)變※

本構(gòu)關(guān)系變形體在承受外作用時(shí)內(nèi)部力的描述變形體在承受外作用時(shí)內(nèi)部變形的描述變形體中應(yīng)力和應(yīng)變的關(guān)系2.物體受力與變形以及破壞的力學(xué)規(guī)律◆工程構(gòu)件的力學(xué)分析1.1工程力學(xué)的主要內(nèi)容1.2工程力學(xué)的研究對(duì)象及其基本假定1.剛體的概念定義：所謂剛體是這樣的物體，在力的作用下，其內(nèi)部任意兩點(diǎn)之間的距離始終保持不變。物體理想化的力學(xué)模型——?jiǎng)傮w剛體是在力的作用下不變形的物體。2.變形體的概念變形：構(gòu)件尺寸與形狀的變化。這時(shí)的物體即視為變形固體。分析和討論將吊車梁看成是剛體還是的變形體？吊車梁在起吊重物時(shí)所產(chǎn)生的最大撓度一般不超過(guò)梁的跨度的1/500。在研究與變形有關(guān)的問(wèn)題時(shí)

在研究物體的運(yùn)動(dòng)和平衡規(guī)律時(shí)剛體變形體變形的絕對(duì)大小并不是簡(jiǎn)化為剛體的條件，更重要的是變形對(duì)所研究問(wèn)題的結(jié)果產(chǎn)生的影響要足夠小。結(jié)論1.2工程力學(xué)的研究對(duì)象及其基本假定3.關(guān)于材料性質(zhì)的假定3.關(guān)于材料性質(zhì)的假定10–8m考察的尺度量級(jí)：考察的尺度量級(jí)：10–6m10–4m考察的尺度量級(jí)：10–2m考察的尺度量級(jí)：1.2工程力學(xué)的研究對(duì)象及其基本假定材料力學(xué)研究的是巨量物質(zhì)微粒的集合的宏觀的力學(xué)行為。材料力學(xué)研究的是巨量物質(zhì)微粒的集合的宏觀的力學(xué)行為。材料力學(xué)研究的是巨量物質(zhì)微粒的集合的宏觀的力學(xué)行為。3.關(guān)于材料性質(zhì)的假定1.2工程力學(xué)的研究對(duì)象及其基本假定◆

連續(xù)性(continuity)◆

均質(zhì)性(uniformity)3.關(guān)于材料性質(zhì)的假定材質(zhì)內(nèi)部處處力學(xué)性能相同材質(zhì)內(nèi)部各處力學(xué)性能不盡相同1.2工程力學(xué)的研究對(duì)象及其基本假定◆

連續(xù)性(continuity)◆

均質(zhì)性(uniformity)◆

各向同性(isotropy)3.關(guān)于材料性質(zhì)的假定微觀或細(xì)觀層次上的隨機(jī)性構(gòu)成了宏觀層次上的各向同性。微觀或細(xì)觀層次上的規(guī)律性構(gòu)成了宏觀層次上的各向異性?！?/p>

連續(xù)性

◆

均質(zhì)性

◆

各向同性

1.2工程力學(xué)的研究對(duì)象及其基本假定hbLhbLwmax4.關(guān)于變形的假定（小變形）◆

二階微量可以忽略，使問(wèn)題線性化wmax<h絕大多數(shù)的工程構(gòu)件都工作在小變形狀態(tài)下。小變形假定帶來(lái)的方便實(shí)際平衡的構(gòu)形進(jìn)行計(jì)算的構(gòu)形hbLwmax4.關(guān)于變形的假定（小變形）◆

二階微量可以忽略，使問(wèn)題線性化wmax<h小變形假定帶來(lái)的方便◆

可以在未變形的構(gòu)形中進(jìn)行計(jì)算*彈性變形*塑性變形線彈性變形體理想模型連續(xù)性均勻性各向同性小變形1.3桿件及其基本變形形式1.工程構(gòu)件的基本類型建筑工程中的例子1.工程構(gòu)件的基本類型1.3桿件及其基本變形形式1.工程構(gòu)件的基本類型1.3桿件及其基本變形形式桿(bar)板(plate)殼(shell)體(body)1.工程構(gòu)件的基本類型桿

板

殼

體

1.3桿件及其基本變形形式軸線軸線軸線橫截面軸線橫截面軸線橫截面斜截面等截面直桿變截面直桿曲桿2.工程力學(xué)的主要研究對(duì)象：桿分段等截面直桿1.3桿件及其基本變形形式3.桿件變形的基本形式拉壓(tension&compression)扭轉(zhuǎn)(torsion)3.桿件變形的基本形式彎曲(bending)剪切(shearing)組合變形下面的結(jié)構(gòu)具有什么變形效應(yīng)？工程構(gòu)件往往產(chǎn)生拉壓、扭轉(zhuǎn)、彎曲等組合變形。分析和討論P(yáng)下面的結(jié)構(gòu)具有什么變形效應(yīng)？分析和討論分析和討論舉例說(shuō)明：你身邊的一些物體在工作或使用時(shí)具有什么變形效應(yīng)？你怎樣做可以使一根粉筆發(fā)生拉或壓或彎或扭變形以至斷掉？并觀察斷面的不同。工程力學(xué)不僅要考慮構(gòu)件整體的平衡，還要考慮局部的平衡。1.4工程力學(xué)力學(xué)的研究方法

1.力學(xué)分析力系平衡研究構(gòu)件中的各個(gè)力學(xué)要素（包括外力和內(nèi)力；包括力和力偶矩）之間的關(guān)系。構(gòu)件整體平衡時(shí)，它的任意局部也是平衡的。2.物理分析研究材料的力學(xué)性能，研究構(gòu)件的力學(xué)要素（有時(shí)還包括熱學(xué)要素）與幾何要素之間的關(guān)系。材料的力學(xué)性能影響構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性。荷載與變形量之間的關(guān)系溫度變化與應(yīng)力、變形量之間的關(guān)系構(gòu)件內(nèi)部應(yīng)力與應(yīng)變之間的關(guān)系物質(zhì)重疊裂紋變形協(xié)調(diào)3.幾何分析構(gòu)件內(nèi)部變形應(yīng)該是協(xié)調(diào)的研究構(gòu)件和結(jié)構(gòu)中各幾何要素之間的關(guān)系。構(gòu)件中應(yīng)變和變形量之間的關(guān)系結(jié)構(gòu)中各構(gòu)件變形量之間的關(guān)系協(xié)調(diào)不協(xié)調(diào)不協(xié)調(diào)變形協(xié)調(diào)3.幾何分析構(gòu)件之間變形應(yīng)該是協(xié)調(diào)的研究構(gòu)件和結(jié)構(gòu)中各幾何要素之間的關(guān)系。構(gòu)件中應(yīng)變和變形量之間的關(guān)系結(jié)構(gòu)中各構(gòu)件變形量之間的關(guān)系協(xié)調(diào)不協(xié)調(diào)不協(xié)調(diào)力學(xué)分析力學(xué)分析物理分析力學(xué)分析物理分析幾何分析力學(xué)分析物理分析幾何分析力學(xué)分析物理分析幾何分析力學(xué)分析物理分析幾何分析

以三類分析為核心工程力學(xué)以至應(yīng)用力學(xué)的研究方法

深化認(rèn)識(shí)評(píng)價(jià)結(jié)論求解問(wèn)題提出問(wèn)題實(shí)踐需求現(xiàn)象觀察歸納與演繹建立模型抽象與簡(jiǎn)化資料查詢材料類型因果分析主次取舍邊界與約束力學(xué)分析物理分析幾何分析計(jì)算實(shí)驗(yàn)推理實(shí)驗(yàn)證實(shí)計(jì)算機(jī)仿真與已知結(jié)論比較改善模型提煉規(guī)律工程力學(xué)以至應(yīng)用力學(xué)的研究方法

力學(xué)家與力學(xué)史

Timoshenko是著名的俄裔美籍力學(xué)家、