材料力學緒論

1材料力學-緒論主要內(nèi)容§7.1材料力學的任務(wù)§7.2變形固體的基本假設(shè)§7.3外力及其分類§7.4內(nèi)力、截面法及應(yīng)力的概念§7.5變形與應(yīng)變§7.6桿件變形的基本形式

傳統(tǒng)具有柱、梁、椽的木制房屋結(jié)構(gòu)古代建筑結(jié)構(gòu)建于隋代（605年）的河北趙州橋橋長64.4米，跨徑37.02米，用石2800噸一、材料力學與工程應(yīng)用§7.1材料力學的任務(wù)建于遼代（1056年）的山西應(yīng)縣佛宮寺釋迦塔塔高9層共67.31米，用木材7400噸，900多年來歷經(jīng)數(shù)次地震不倒，現(xiàn)存唯一木塔哈爾濱大橋坍塌比薩斜塔埃菲爾鐵塔鐵塔承受風載的計算簡圖鐵塔變形示意圖Tacoma

海峽大橋(美國Tacoma市)因設(shè)計不良1940年破壞Tacoma

海峽新橋8大量中、外力學專家為力學的發(fā)展作出了突出的貢獻,這里介紹部分力學專家。9達芬奇說：“力學是數(shù)學的樂園，因為我們在這里獲得了數(shù)學的果實。”達芬奇伽利略伽利略創(chuàng)建了材料力學10111213141516171、構(gòu)件：工程結(jié)構(gòu)或機械的每一組成部分。（例如：行車結(jié)構(gòu)中的橫梁、吊索等）

理論力學—研究剛體，研究力與運動的關(guān)系。

材料力學—研究變形體，研究力與變形的關(guān)系。二、基本概念2、變形：在外力作用下，固體內(nèi)各點相對位置的改變。(宏觀上看就是物體尺寸和形狀的改變）3、內(nèi)力：構(gòu)件內(nèi)由于發(fā)生變形而產(chǎn)生的相互作用力。（內(nèi)力隨外力的增大而增大）強度：在載荷作用下，構(gòu)件抵抗破壞的能力。剛度：在載荷作用下，構(gòu)件抵抗變形的能力。塑性變形(殘余變形)—外力解除后不能消失

彈性變形—隨外力解除而消失｛4、穩(wěn)定性：

在載荷作用下，構(gòu)件保持原有平衡狀態(tài)的能力。強度、剛度、穩(wěn)定性是衡量構(gòu)件承載能力的三個方面，材料力學就是研究構(gòu)件承載能力的一門科學。三、材料力學的任務(wù)1）研究材料的力學性能2）研究構(gòu)件的強度、剛度和穩(wěn)定性等3）合理解決安全與經(jīng)濟之間的矛盾構(gòu)件的強度、剛度和穩(wěn)定性均與所用材料的力學性能有關(guān)，因此在實驗研究基礎(chǔ)上，進行和理論分析是完成材料力學的任務(wù)所必需的途徑和手段。構(gòu)件的分類：桿件、板殼、塊體材料力學主要研究：桿件等截面直桿——等直桿四、材料力學的研究對象直桿——軸線為直線的桿曲桿——軸線為曲線的桿{等截面桿——橫截面的大小

形狀不變的桿變截面桿——橫截面的大小

或形狀變化的桿{五、材料力學的作用——承前啟后的階段性1、后續(xù)的力學（其它的變形體力學）學好材料力學對學習其他變形體力學的奠基作用結(jié)構(gòu)力學，彈性力學，塑性力學，斷裂力學,納米力學流體力學2、后續(xù)的專業(yè)課程建筑結(jié)構(gòu)機械設(shè)計結(jié)構(gòu)設(shè)計原理3、有助于學習其它工程：土木、機械、勘查、航天、交通、水利、材料、生物、工程、儀表等4、今后工程工作中直接受益在外力作用下，一切固體都將發(fā)生變形，故稱為變形固體，而構(gòu)件一般均由固體材料制成，故構(gòu)件一般都是變形固體。變形固體的假設(shè)1、連續(xù)性假設(shè)：認為整個物體體積內(nèi)毫無空隙地充滿物質(zhì)2．均勻性假設(shè)：認為物體內(nèi)的任何部分，其力學性能相同3．各向同性假設(shè)：認為在物體內(nèi)各個不同方向的力學性能相同4.小變形假設(shè)：變形與本身的尺寸相比很小§7.2變形固體的基本假設(shè)按外力作用的方式體積力:是連續(xù)分布于物體內(nèi)部各點的力如物體的自重和慣性力面積力:如油缸內(nèi)壁的壓力，水壩受到的水壓力等均為分布力若外力作用面積遠小于物體表面的尺寸，可作為作用于一點的集中力。如火車輪對鋼軌的壓力等按時間分布力：集中力：靜載：動載：緩慢加載（a≈0）快速加載（a≠0），或沖擊加載§7.3外力及分類交變載荷沖擊載荷指由外力作用所引起的、物體內(nèi)相鄰部分之間相互作用力（附加內(nèi)力）。一、內(nèi)力的定義§7.4內(nèi)力、截面法和應(yīng)力的概念mm二、內(nèi)力的求法——截面法步驟①截開在所求內(nèi)力的截面處，假想地用截面將桿件一分為二。mmmmmm②代替任取一部分，其棄去部分對留下部分的作用，用作用在截面上相應(yīng)的內(nèi)力（力或力偶）代替。

③平衡對留下的部分建立平衡方程，根據(jù)其上的已知外力來計算桿在截開面上的未知內(nèi)力（此時截開面上的內(nèi)力對所留部分而言是外力）。mmmmmm31三、應(yīng)力

為了引入應(yīng)力的概念，參照下圖，首先圍繞C點取微小面積，有分布內(nèi)力的合力，應(yīng)力定義為應(yīng)力是一個矢量平均應(yīng)力——某個范圍內(nèi)，單位面積上的內(nèi)力的平均集度C點的應(yīng)力——當面積趨于零時，平均應(yīng)力的大小和方向都將趨于一定極限，得到應(yīng)力即單位面積上的內(nèi)力——某截面處內(nèi)力的密集程度應(yīng)力的國際單位為N/m21N/m2=1Pa（帕斯卡）

1MN/m2=1MPa=106N/m2=106Pa1GPa=1GN/m2=109Pa垂直于截面的應(yīng)力稱為“正應(yīng)力”(NormalStress)p

M

位于截面內(nèi)的應(yīng)力稱為“切應(yīng)力”(ShearingStress)§7.5變形與應(yīng)變對于構(gòu)件任一點的變形，只有線變形和角變形兩種基本變形，分別由線（正）應(yīng)變和角（切）應(yīng)變來度量

1．線應(yīng)變

正應(yīng)變——

即單位長度上的變形量，無量綱，其物

理意義是構(gòu)件上一點沿某一方向變形量