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1、内容内容 ： 序言序言 绪论绪论Chap.1Chap.1 材料力学的基本概念材料力学的基本概念1. 1. 任务任务 2. 2. 对象对象 3. 3. 假设假设 4. 4. 外外力力 5. 5. 内内力力 6. 6. 应应力力7. 7. 应变应变 8 8. .基本变形基本变形 要求：要求： 明确任务，掌握所有概念明确任务，掌握所有概念 练习：应变练习：应变1 1，静力等效，静力等效3 3 作业：作业：1- 11- 1，3 3，5 5，6 6，7 71 1材力材力1 1马红艳 工程力学系401材料力学材料力学84707247Mechanics of Materials Mechanics of M
2、aterials 大连理工大学大连理工大学教材材料力学第三版，王守新主编 大连理工大学出版社辅助教材材料力学学习指导，王守新主编 大连理工大学出版社考评方法总分100分= 平时成绩30%+期末考试成绩70%平时成绩30分=期中考试10分+作业10分小论文5分+出勤5分 试验- 综合实验楼1楼共4个，网上选课按时参加按规定格式写报告实验室老师评分不能与上课时间冲突作业每周一上课前交字母、公式规范尺规绘图每次改人数的一半抄袭、不规范的不改答疑时间：每周三下午2:00- 4:00 地点：力学楼401 材料力学 性质：技术基础课 地位：固体力学的基础工程设计的基础l任务：结构设计安全可靠经济合理l重要
3、性：应用广泛与工程实际结合紧密材料力学与理论力学的区别 研究对象不同刚体 (理论力学)可变形体 (材料力学)材料力学与理论力学的区别2. 运动状态不同任意 (理论力学)平衡 (材料力学)材料力学与理论力学的区别3. 研究外力作用效应不同 外效应-轨迹、速度、加速度 (理论力 学) 内效应-变形、破坏 (材料力 学)1.1.理论分析方法-概念、定理、公式2020世纪初，探索新设计、新结构世纪初，探索新设计、新结构 。研究方法2.实验方法l 理论尚未解决的问题 l 研究材料的力学性能 l 新理论的建立和验证大型结构实验室大型结构实验室飞机静载试验现代计算技术与计算机应用现代计算技术与计算机应用。3
4、.计算机方法汽车碰撞计算机方法内燃机车车体结构有限元分析计算机方法5万吨集装箱船船体整体结构强度有限元分析计算机方法象山铜瓦门大桥结构设计分析计算机方法第一章第一章 材料力学基本概念材料力学基本概念1.1 材料力学的任务 基本任务 要求构件能正常工作，必须满足三大力 学条件： 1. 强度要求 2. 刚度要求 3.稳定性要求 1. 强度要求强度强度(strength)(strength) 材料或构件抵抗破坏的能力材料或构件抵抗破坏的能力 不容易破坏-强度高 容易破坏 -强度低 2. 刚度要求刚度刚度(stiffness)(stiffness) 构件抵抗变形的能力构件抵抗变形的能力 不容易变形-刚
5、度大 容易变形 -刚度小 3.稳定性要求稳定性稳定性(stability)(stability) 构件维持原有平衡形式的能力构件维持原有平衡形式的能力受压的直杆当压力过大时会突然变弯，不能受压的直杆当压力过大时会突然变弯，不能保持直线形状的平衡形式保持直线形状的平衡形式-压杆失稳。压杆失稳。 不允许压杆失稳不允许压杆失稳强度问题强度问题强度问题强度问题强度问题强度问题前起落架锁连杆安装螺栓前起落架锁连杆安装螺栓( (销子销子) )意外断裂。意外断裂。强度问题强度问题强强 度度 问问 题题强度问题强度问题TKM大桥强度问题强度问题刚刚 度度 问问 题题刚度问题刚度问题刚刚 度度 问问 题题刚刚
6、度度 问问 题题强度问题强度问题 刚度问题刚度问题稳定问题稳定问题稳定稳定问题问题强度强度刚度刚度稳定问题强度刚度稳定稳定问题问题强度强度刚度刚度板板壳壳块块杆杆1.2 材料力学的研究对象 构件(member)基本形式材料力学的研材料力学的研 究对象究对象材料力学的研究对象材料力学的研究对象轴线axis1. 杆件(bar)的几何特征直杆横截面cross section形心等截面杆曲杆曲杆变截面直杆变截面直杆杆件杆件barbar等截面直杆等截面直杆2. 材料力学研究对象- 等截面直杆杆件的计算模型杆件的计算模型轴线axis横截面1.3 材料力学基本假设建立理想弹性体模型的必要性微观上看，材料是不
7、连续、不均匀的，也是各向异性的。 灰口铸铁的显微组织球墨铸铁的显微组织普通钢材的显微组织优质钢材的显微组织在宏观上，可以认为材料是连续、均匀的，部分工程材料是各向同性的 。1.建立理想弹性体模型的必要性微观上看，材料是不连续、不均匀的，也是各向异性的。 2.材料力学基本假设1）连续性假设材料连续无孔隙。力学量可以表示为坐标的 连续函数，便于数学分析方法。continuity assumption 2）均匀性假设材料各处力学性质相同。homogenization assumption 3）各向同性假设材料任意方向力学性质相同。isotropy assumtion各向同性材料各向同性材料 ：玻璃，
8、钢铁：玻璃，钢铁各向异性材料各向异性材料 ：木材，竹子：木材，竹子 4）小变形假设变形远小于构件尺寸。列平衡方程时可以用 变形前的尺寸进行计算 ，使计算简化。基本假设的目的基本假设的目的: :为简化研究工作为简化研究工作关于变形固体的概念关于变形固体的概念材料力学的研究对象材料力学的研究对象-可变性固体可变性固体弹性变形和塑性变形弹性变形和塑性变形弹性变形弹性变形外力去掉后可消失的变形。外力去掉后可消失的变形。塑性变形（残余变形）塑性变形（残余变形）外力去掉后变形不能完外力去掉后变形不能完 全消失，残留的变形。全消失，残留的变形。材料力学的研究对象：材料力学的研究对象： 连续 均匀 各向同性的
9、可变形固体材料主要研究产生弹性变形，变形微小的情况材料力学的研究思路材料力学的研究思路外力内力应力强度条件变形刚度条件1.4 1.4 外力外力 一、集中力一、集中力 F F FFA AA A单位单位 N N或或 kNkN外力外力 二、分布力二、分布力单位单位N/mN/m或或 kN/mkN/mq线分布力线分布力q q合力合力l 大小大小F F = =分布图面积分布图面积 qlql作用线作用线-过分布图形心过分布图形心F F外力外力 分布力分布力 q q 线分布力线分布力 q 均布力均布力非均布力非均布力q (x)x外力外力 分布力分布力 p p 面分布力面分布力p =p = z zzp =z单位
10、单位 Pa Pa 1 Pa=1 N/m1 Pa=1 N/m2 2蓄水池蓄水池外力外力 面分布力面分布力 p p压力容器压力容器p p1.5 1.5 内力内力 截面法截面法一、内力一、内力internal forceinternal force 2.2.附加内力附加内力外力引起，连续分布外力引起，连续分布1.1.固有内力固有内力 使物体平衡使物体平衡F1F2F3F4F1F2F3F4F1F2假想截面假想截面分布内力分布内力F3F43.3.内力内力通常指横截面上附加内力向截面通常指横截面上附加内力向截面 形心简化所得形心简化所得主矢主矢和和主矩主矩在三个坐标轴方在三个坐标轴方 向的分量。（共六个）向
11、的分量。（共六个）F1F2内力主矩MO内力主矢FR内力分量内力分量（简称内力）（简称内力）zxyF FQQz zFNF FQQy yzxyMMz zTMMy y扭矩弯矩弯矩轴力剪力剪力MOFR二、截面法二、截面法methedmethed of section of section 求内力的基本方法求内力的基本方法将所求内力的截面用假想平面将所求内力的截面用假想平面截成两半截成两半， 利用任意一半的利用任意一半的平衡条件平衡条件求出该截面内力。求出该截面内力。 F1F2假想截面假想截面F3F4F FQQz zF FN NF FQQy yMMz zT TMMy y1. 概念应力分布内力在一点的集度
12、1.6 应力stressF1F2工程构件，大多数情形下，内力并工程构件，大多数情形下，内力并非均匀分布，通常非均匀分布，通常“ “ 破坏破坏”或或“ “ 失效失效 ”往往往从内力集度最大处开始，因此，有必往从内力集度最大处开始，因此，有必要区别并定义应力概念。要区别并定义应力概念。应力就是单位面积上的内力应力就是单位面积上的内力F1F2FQFNDFR应力的定义应力的定义正应力s （法向应力）切应力 （切向应力）A切应力t 位于截面内的应力称为切应力正应力s 垂直于截面的应力称为 正应力 normal stress单位： Pa , 1 Pa = 1 N/ 常用单位：MPa , 1 MPa= 10
13、6 Pa（剪应力）shear stress2. 正应力和切应力注意事项注意事项1. 1.讲应力应注意讲是哪一点的应力；讲应力应注意讲是哪一点的应力；2. 2.讲一点应力，应讲是哪一个截面上讲一点应力，应讲是哪一个截面上 的的 应力应力; ;3.讲一点应力，通常应同时考虑正应 力 和切应力 .1.7 1.7 位移位移 变形变形 应变应变一、一、位移位移displacementdisplacement线位移线位移 一点空间位置的改变一点空间位置的改变单位：单位：m , mmm , mm角位移角位移 一面方位的改变一面方位的改变radrad二、变形二、变形 deformationdeformatio
14、n尺寸改变尺寸改变形状改变形状改变变形引起位移变形引起位移三、应变三、应变strainstrain线应变线应变 ( (linear strainlinear strain) ) 一点在某方向上尺寸改变程度的描述一点在某方向上尺寸改变程度的描述 。切应变切应变 (shearing strain)(shearing strain) 过一点两互相垂直截面的角度改变。过一点两互相垂直截面的角度改变。 直角改变量直角改变量 xxdxdx= =+ +uu +du微元体微元体elementelement注释注释线应变线应变 与点的位置有关；与点的位置有关；与与 x x 的方向有关；的方向有关；伸长变形为正；伸长变形为正；无量纲。无量纲。切切应变应变 与点的位置有关；与点的位置有关；与垂直两边的方位有关；与垂直两边的方位有关；无量纲。无量纲。1.8 1.8 杆件变形的基本形式杆件变形的基本形式1. 1. 轴向拉伸和压缩轴向拉伸和压缩axial tension or axial
