《1新绪论刘鸿文版材料力学的ppt课件概要》由会员分享，可在线阅读，更多相关《1新绪论刘鸿文版材料力学的ppt课件概要（49页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1,材料力学 Strength of materials,目录,李琼 18906038055,李琼 18906038055 qiongli,2,第一章 绪 论,目录,3,第一章 绪论,1.1 材料力学的任务 1.2 变形固体的基本假设 1.3 外力及其分类 1.4 内力、截面法及应力的概念 1.5 变形与应变 1.6 杆件变形的基本形式,目录,4,入门,材料力学与各门课程,5,目录,1.1 材料力学的本质,外力,变形,内力,内力极限,材料破坏,方法：计算+实验,6,目录,教材推荐：,Timoshennco (铁摩辛柯 ) Strength of materials 材料力学 结构力学 工程力学
2、 弹性力学 断裂力学 振动力学,7,1.1 材料力学的任务,目录,材料力学就是研究构件承载能力的一门科学,8,传统具有柱、梁、檩、椽的木制房屋结构,古代建筑结构,目录,建于隋代（605年）的河北赵州桥桥长64.4米，跨径37.02米，用石2800吨,一、材料力学与工程应用,9,古代建筑结构,建于辽代（1056年）的山西应县佛宫寺释迦塔,塔高9层共67.31米，用木材7400吨,900多年来历经数次地震不倒，现存唯一木塔,目录,10,比萨斜塔,11,1912年4月14日晚12时30分，由英国开往纽约的泰坦尼克号,铆钉质量差，有杂质,原因,铆钉材料测试在室温下进行，但大西洋-11度,12,1940
3、年华盛顿州Tacoma大桥，跨度853米，悬索设计，设计可以抗60m/s的风力，但在建成的4个月后，在19m/s的微风吹拂下，坍塌；,原因：,气流与桥身共振,13,电子工业,现代工业中的应用,生物工程,航空工业,14,目录,1、构件：工程结构或机械的每一组成部分。 （例如：行车结构中的横梁、吊索等）,理论力学研究刚体，研究力与运动的关系。,材料力学研究变形体，研究力与变形的关系。,二、基本概念,2、变形：在外力作用下，固体内各点相对位置的改变。(宏观上看就是物体尺寸和形状的改变）,15,3、内力：构件内由于发生变形而产生的相互作用力。（内力随外力的增大而增大）,强度：在载荷作用下，构件抵抗破坏
4、的能力。,刚度：在载荷作用下，构件抵抗变形的能力。,塑性变形(残余变形) 外力解除后不能消失,弹性变形 随外力解除而消失,基本概念,目录,16,4、稳定性： 在载荷作用下，构件保持原有平衡状态的能力。,强度、刚度、稳定性是衡量构件承载能力的三个方面，材料力学就是研究构件承载能力的一门科学。,目录,17,研究构件的强度、刚度和稳定性,还需要了解材料的力学性能。因此在进行理论分析的基础上，实验研究是完成材料力学的任务所必需的途径和手段。,目录,材料力学的任务就是在满足强度、刚度和稳定性的要求下，为设计既经济又安全的构件，提供必要的理论基础和计算方法。,三、材料力学的任务,若：构件横截面尺寸不足或形
5、状 不合理,或材料选用不当,_ 不满足上述要求, 不能保证安全工作.,若：不恰当地加大横截面尺寸或 选用优质材料,_ 增加成本,造成浪费,18,构件的分类：杆件、板壳*、块体*,材料力学主要研究杆件,等截面直杆,等直杆,四、材料力学的研究对象,直杆 轴线为直线的杆,曲杆 轴线为曲线的杆,目录,19,1.2 变形固体的基本假设,目录,20,刚 体,研究对象,21,变 形 固 体,材料力学的研究对象：变形固体,22,如：力的可传递性原理、力偶的任意移动、 力的分解和合成原理等。,注意：,刚体模型适用的概念、原理、方法，在研究变形体的内部效应（变形）时不适用。,23,认为整个物体体积内毫无空隙地充满
6、物质,1.连续性假设,引入 无限小概念，可以进行极限、积分、微分的运算。,实际上：组成固体的粒子之间存在间隙并不连续，但这种间隙与构件的尺寸相比极其微小，故略去不计。, 微观不连续， 宏观连续,球墨铸铁的显微表示,24,认为物体内的任何部分，其力学性能相同,2.均匀性假设,普通钢材的纤维组织,对于发生于晶粒那样大小的范围内的现象，均匀连续的假设不能成立，不宜应用。,固体在外力的作用下表现出变形与破坏方面的性质。,力学性能, 微观不均匀， 宏观均匀,25,实际上：组成固体的各晶粒之间的力学性质并不完全相同，但因构件与构件的任一部分包含有无数个晶粒，无规则的排列，固体的力学性质是各晶粒的力学性能的
7、统计平均值，故可以认为各部分的力学性能相同。,26,在物体内各个不同方向力学性能相同,3. 各向同性假设,大多数工程材料虽然微观上不是各向同性的，例如金属材料，其单个晶粒呈结晶各向异性，但当他们形成多晶聚集体的金属时，呈随机取向，因而在宏观上表现为各向同性,微观各向异性， 宏观各向同性；,灰口铸铁的显微组织,27,如右图，远小于构件的最小尺寸，所以通过节点平衡求各杆内力时，把支架的变形略去不计。计算得到很大的简化。,4、小变形与线弹性范围,认为构件的变形极其微小， 比构件本身尺寸要小得多。,目录,28,1.3 外力及其分类,外力：来自构件外部的力（载荷、约束反力）,按外力作用的方式分类,体积力
8、：连续分布于物体内部各点 的力。如重力和惯性力,表面力：,连续分布于物体表面上的力。如油缸内壁的压力，水坝受到的水压力等均为分布力,若外力作用面积远小于物体表面的尺寸，可作为作用于一点的集中力。如火车轮对钢轨的压力等,分布力：,集中力：,目录,29,外力偶,30,按外力与时间的关系分类,载荷缓慢地由零增加到某一定值后，就保持不变或变动很不显著，称为静载。,静载：,动载：,载荷随时间而变化。,如交变载荷和冲击载荷,1.3 外力及其分类,交变载荷,冲击载荷,目录,31,1.4 内力、截面法和应力的概念,目录,32,内力：外力作用引起构件内部的附加相互作用力。,求内力的方法 截面法,目录,(1)假想
9、沿m-m横截面将 杆切开,(2)留下左半段或右半段,(3)将弃去部分对留下部 分的作用用内力代替,(4)对留下部分写平衡方 程，求出内力的值。,33,平衡方程：,所有力在X轴、 Y轴、 Z轴上的投影代数和等于零。,所有力对X轴、 Y轴、Z轴之力矩代数和等于零。,空间一般力系,34,FS,M,目录,例如,35,例 1.1 钻床,求：截面m-m上的内力。,用截面m-m将钻床截为两部分，取上半部分为研究对象，,解：,受力如图：,列平衡方程:,目录,FN,M,36,课堂练习1 求构件内各段的内力,（1）在1截面处分二留一，取左段，用内力系的合力代替；,Fx=0： FN1-5KN=0,（2）在2截面处分
10、二留一，取左段，并用内力系的合力代替；,Fx=0： FN2-5KN+2KN=0,FN1=5KN；,FN2=3KN；,37,（3）在3截面处分二留一，取右段，并用内力系的合力代替；,Fx=0： FN3-1KN=0 FN3=1KN；,38,目录,为了表示内力在一点处的强度，引入内力集度,即应力的概念。, 平均应力, C点的应力,应力是矢量，通常分解为, 正应力, 切应力,应力的国际单位为 Pa（帕斯卡）,1Pa= 1N/m2,1kPa=103N/m2,1MPa=106N/m2,1GPa=109N/m2,39,4、应力单位,国际单位制：,；,；,；,40,受力物体内各截面上每点的应力，一般是不相同的
11、；,注意,它随着截面和截面上每点的位置而改变。,因此，在说明应力性质和数值时必须要说明它所在的位置（哪个截面、哪个点）。,41,目录,1.5 变形与应变,42,1.位移,刚性位移；,变形位移。,2.变形,物体内任意两点的相对位置发生变化。,取一微正六面体,两种基本变形：,线变形 线段长度的变化,角变形 线段间夹角的变化,目录,43,3.应变,x方向的平均应变：,正应变（线应变） -衡量构件变形程度,M点处沿x方向的应变：,切应变（角应变）,类似地，可以定义,M点在xy平面内的切应变为：,均为无量纲的量。,目录,44,例 1.2,已知：薄板的两条边 固定，变形后ab, ad 仍为直线。,解：,目录,求：ab 边的m 和 ab、ad 两边夹角的变化。,45,目录,1.6 杆件变形的基本形式,46,拉压变形,拉伸（压缩）、剪切、扭转、弯曲,剪切变形,杆件的基本变形：,目录,47,扭转变形,弯曲变形,目录,48,剪切变形,49,扭转变形,50,弯曲变形,
