《北京航空航天大学材料力学课件-刘华-1第一章-绪论.》由会员分享，可在线阅读，更多相关《北京航空航天大学材料力学课件-刘华-1第一章-绪论.（50页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、MECHANICS OF MATERIALSMECHANICS OF MATERIALSB U A A B U A A 自自 我我 介介 绍绍 刘华 教授： 航空科学与工程学院 飞行器结构强度系，研究方向: 冲击动力学、弹性动力学、纳米力学。 办公室： 新主楼C-911 联系方式：13401008505, 82317507（固体所所办） liuhuarui 1 MECHANICS OF MATERIALSMECHANICS OF MATERIALSB U A A B U A A 第一章 绪 论 1-1 1-1 材料力学的任务与研究对象材料力学的任务与研究对象 1-2 1-2 材料力学的基本假设
2、材料力学的基本假设 1-3 1-3 外力与内力外力与内力 1-4 1-4 应力应力 1-5 1-5 应变应变 1-6 1-6 胡克定律胡克定律 1-7 1-7 杆件变形的基本形式杆件变形的基本形式 2 MECHANICS OF MATERIALSMECHANICS OF MATERIALSB U A A B U A A 赵州桥隋朝（594605年） 应 县 木 塔 建于1056年 早期建筑的特点：高度低， 跨度小，承载能力低，材料为砖石和木材。 1-1 1-1 材料力学的任务与研究对象材料力学的任务与研究对象 力学在工程中的应用： 3 MECHANICS OF MATERIALSMECHANI
3、CS OF MATERIALSB U A A B U A A 花旗大厦 钢架结构 建筑物高度增加, 会产生什么新问题？ 4 MECHANICS OF MATERIALSMECHANICS OF MATERIALSB U A A B U A A 杭州湾大桥（36公里） 桥梁跨度增大还会产生什么新问题？ 5 MECHANICS OF MATERIALSMECHANICS OF MATERIALSB U A A B U A A 长江三峡工程长江三峡工程 6 MECHANICS OF MATERIALSMECHANICS OF MATERIALSB U A A B U A A 海洋石油 钻井平台 7
4、MECHANICS OF MATERIALSMECHANICS OF MATERIALSB U A A B U A A 8 MECHANICS OF MATERIALSMECHANICS OF MATERIALSB U A A B U A A 9 MECHANICS OF MATERIALSMECHANICS OF MATERIALSB U A A B U A A 10 MECHANICS OF MATERIALSMECHANICS OF MATERIALSB U A A B U A A 航空母舰 11 MECHANICS OF MATERIALSMECHANICS OF MATERIALSB
5、 U A A B U A A 北航人的成果与材料力学的应用 “北京一号” ，新中国第一架轻型旅客机，1958年 首飞成功，是北航师生研制的第一项重大成果。 12 MECHANICS OF MATERIALSMECHANICS OF MATERIALSB U A A B U A A 北航研制的共轴式单人单座 直升机，97年8月试飞成功 ，我国第一架自行研制的共 轴式有人直升机。 13 MECHANICS OF MATERIALSMECHANICS OF MATERIALSB U A A B U A A 北航学生蝉联全国大学 生力学竞赛团体第一名。 2000与2004年获奖证 书，2007年和20
6、09年 个人一等奖 北航在全国大学生力学（理论力 学和材料力学）竞赛赢得的荣誉 14 MECHANICS OF MATERIALSMECHANICS OF MATERIALSB U A A B U A A l 构件：组成机械与结构的零、构件。 l 变形（尺寸、形状） 弹性变形 塑性变形 l 破坏显著的塑性变形和断裂。 材料力学的任务与研究对象： 15 MECHANICS OF MATERIALSMECHANICS OF MATERIALSB U A A B U A A l l 强度强度构件在外力作用下抵抗破坏的能力； l l 刚度刚度构件在外力作用下抵抗变形的能力； l l 稳定性稳定性构件在
7、外力作用下保持原有平衡形式的能力。 16 MECHANICS OF MATERIALSMECHANICS OF MATERIALSB U A A B U A A 刚性面上，刚性球受微干扰 稳定平衡不稳定平衡临界(随遇)平衡 17 MECHANICS OF MATERIALSMECHANICS OF MATERIALSB U A A B U A A 强 度 问 题 18 MECHANICS OF MATERIALSMECHANICS OF MATERIALSB U A A B U A A 前起落架锁 连杆安装螺 栓(销子)意 外断裂。 强度问题 19 MECHANICS OF MATERIALS
8、MECHANICS OF MATERIALSB U A A B U A A 强度问题 2007年6月九江大桥被撞 20 MECHANICS OF MATERIALSMECHANICS OF MATERIALSB U A A B U A A 刚度问题 21 MECHANICS OF MATERIALSMECHANICS OF MATERIALSB U A A B U A A 稳定问题 22 MECHANICS OF MATERIALSMECHANICS OF MATERIALSB U A A B U A A 稳定性问题稳定性问题 20002000年南京电视台脚手年南京电视台脚手 架失稳架失稳 2
9、3 MECHANICS OF MATERIALSMECHANICS OF MATERIALSB U A A B U A A 强 度 与 刚 度 问 题 嫦娥2号探月卫星2010年10月1日发射 24 MECHANICS OF MATERIALSMECHANICS OF MATERIALSB U A A B U A A 刚度和稳 定性问题 Tacoma 海峡大桥 ( 美国Tacoma市 ) Tacoma 海峡新桥 因设计不良 1940年破坏 25 MECHANICS OF MATERIALSMECHANICS OF MATERIALSB U A A B U A A 强度、刚度和 稳定问题 26
10、MECHANICS OF MATERIALSMECHANICS OF MATERIALSB U A A B U A A 材料力学的任务是研究构件受力以 后的变形和破坏的规律，为设计构件提 供强度、刚度和稳定性的计算依据，力 求使设计的构件既经济又安全。 27 MECHANICS OF MATERIALSMECHANICS OF MATERIALSB U A A B U A A 材料力学的研究对象 杆件，简单杆系，某些形状与受力都较简单的板壳 v 杆件： lb,h 轴线 横截面 v 板壳： ta,b 中面 28 MECHANICS OF MATERIALSMECHANICS OF MATERIA
11、LSB U A A B U A A 1-2 1-2 材料力学的基本假设材料力学的基本假设 材料力学研究材料的宏观力学行为 材料力学主要研究钢材等金属材料 关于材料的基本假设： 连续性假设：认为材料无空隙地充满于整个构件。 力学量可以用坐标的连续函数表示。 均匀性假设：构件内每一处的力学性能相同。 通过试样得到的材料性能可用于构件的任何部位。 各向同性假设：构件某一处材料沿各个方向的力 学性能均相同 力学性能: 材料在外力作用下所表现的性能。 29 MECHANICS OF MATERIALSMECHANICS OF MATERIALSB U A A B U A A 思考：金属材料在宏观、细观和
12、微观是否连续、 均匀与各向同性？ 宏观：连续，均匀，各向同性； 细观：非连续（微缺陷、微孔洞等）；非均匀（微夹杂、 晶界等）；各向异性（晶粒方位）； 微观：分子原子内部结构的非连续，非均匀，各向异性。 30 MECHANICS OF MATERIALSMECHANICS OF MATERIALSB U A A B U A A 注意：材料的均匀性假设与各向同性假设的区别 (a)(b)(c) 问题：若用矢量的长短表示材料某力学性能的强弱， 试判断下面的材料是否为均匀且各向同性的？ 均匀，非各向同性非均匀，各向同性均匀，各向同性 31 MECHANICS OF MATERIALSMECHANICS
13、OF MATERIALSB U A A B U A A 问题： （1）下列材料中，不属于各向同性材料的是： （A）钢材 （B）塑料 （C）浇注很好的混凝土 （D）木材 答案：D 32 MECHANICS OF MATERIALSMECHANICS OF MATERIALSB U A A B U A A 外力 1-3 1-3 外力与内力外力与内力 表面力：气、液体压力，接触力。 体积力：重力，惯性力，电磁力。 分布力 集中力 静载荷：不随时间改变或变化较慢。 动载荷：随时间显著变化或使构件各质点产生 明显加速度 分布情况： 时间变化： 33 MECHANICS OF MATERIALSMECHA
14、NICS OF MATERIALSB U A A B U A A F F1 1 F F2 2 集 中 力 34 MECHANICS OF MATERIALSMECHANICS OF MATERIALSB U A A B U A A 分 布 力 35 MECHANICS OF MATERIALSMECHANICS OF MATERIALSB U A A B U A A 内力与截面法： (internal force, method of section) FF 构件受外力： 1、构件变形； 2、构件内部相连各部 分之间有相互作用 力内力。 回顾顾理论论力学关于外力和内力的定义义 ： *刚体系外物
15、体作用 于系内刚体的力为外 力； *系内刚体间相互作 用的力为内力。 A A B B D D a a a a a a C C W 36 MECHANICS OF MATERIALSMECHANICS OF MATERIALSB U A A B U A A 求内力的方法：截面法 F1 F3 F2 Fn F1 F2 F3 Fn 37 MECHANICS OF MATERIALSMECHANICS OF MATERIALSB U A A B U A A C 内力的分类： (normal force)轴力：FN (shearing force)剪力：FS (torque)扭矩：Mx (bending moment)弯矩：My， Mz FN FSy FSz Mx My Mz M FR 截面法求内力的步骤： 1、沿某一截面切开，得到分离体； 2、对某一分离体列平衡方程，求得内力。 平衡方程：平衡方程： 38 MECHANICS OF MATERIALSMECHANICS OF MATERIALSB U A A B U A A 1、截面法求内力的本质是利用平衡方程， 与材料属性，构件形状无关； 2、内力与所处截面有关，不同的截面，内力不同； 3、内力是一个分布力，我们利用平衡方程求出的是内力 的合力或合力矩。 注意： 例：求下面两
