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1、东北大学,力学研究所刘军,绪论,材料力学的研究对象 材料力学的任务 可变形固体的性质及其基本假设 内力、截面法和应力的概念 变形与应变 杆件变形的基本形式,工程结构：工程中各种结构的统称。 包括：机械结构、土木结构、水利与水电结构、火电站与核电站结构、核反应堆结构、航空航天结构、化工结构以及电器、电子元件结构等等。 结构构件：工程结构的组成部分（element of structure），简称为构件（element）。 包括各种零件、部件、元件、器件等等。,一. 材料力学的研究对象,一. 材料力学的研究对象,构件分类,根据构件的几何形状及几何尺寸可以将它们归属于杆、板、壳或体。,材料力学以“梁
2、、杆”为主要研究对象,二. 材料力学的任务,在满足强度、刚度、稳定性的要求下，以最经济的代价，为构件确定合理的形状和尺寸，选择适宜的材料，而提供必要的理论基础和计算方法。,强度 杆件在外载作用下，抵抗断裂或过量塑性变 形的能力 刚度 杆件在外载作用下，抵抗弹性变形的能力 稳定性 杆件在压力外载作用下，保持其原有平衡状态的能力,强度：构件的抗破坏能力,强度问题,刚度是指构件或零部件具有的另一种能力：在确定的外力作用下，其弹性变形或位移不超过工程允许范围的能力.,刚度：构件的抗变形能力。,稳定性：构件保持原有平衡状态的能力,思考题1-1 世贸大厦倒塌的原因是什么？,强度不因发生断裂或塑性变形而失效
3、；,刚度不因发生过大的弹性变形而失效；,稳定性不因发生因平衡形式的突然转变而失效。,三.可变形固体的性质及其基本假设,连续性假设： 物质密实地充满物体所在空间，毫无空隙。 均匀性假设： 物体内，各处的力学性质完全相同。,普通钢材的显微组织,微观不连续 ，宏观连续 。,均匀连续问题,各向同性假设： 组成物体的材料沿各方向的力学性质完全相同。（这样的材料称为各项同性材料；沿各方向的力学性质不同的材料称为各项异性材料。） 小变形假设： 材料力学所研究的构件在载荷作用下的变形与原始尺寸相比甚小，故对构件进行受力分析时可忽略其变形。,球墨铸铁的显微组织,微观各向异性，宏观各向同性,四.内力、截面法和应力
4、,内力物体内部有外力引起的某一部分与另一部分件相互作用的力,1. 截面法的基本步骤： 截开：在所求内力的截面处，假想地用截面将杆件一分为二。 代替：任取一部分，其弃去部分对留下部分的作用，用作用在截开面上相应的内力（力或力偶）代替。 平衡：对留下的部分建立平衡方程，根据其上的已知外力来计算杆在截开面上的未知内力（此时截开面上的内力对所留部分而言是外力）。,截面法,应力分布内力在一点的集度,工程构件，大多数情形下，内力并非均匀分布，集度的定义不仅准确而且重要，因为“ 破坏”或“ 失效”往往从内力集度最大处开始。,应力就是单位面积上的内力 ?,一般情形下的横截面上的附加分布内力，总可以分解为两种：
5、作用线垂直于截面的；作用线位于横截面内的。,分布内力在一点的集度，称为应力(stresses)。,作用线垂直于截面的应力称为正应力(normal stress)，用希腊字母 表示；作用线位于截面内的应力称为切应力或剪应力(shrearing stress)，用希腊字母表示。应力的单位记号为Pa或MPa，工程上多用MPa。,应力,位于截面内的应力称为“切应力”(Shearing Stress).,垂直于截面的应力称为“正应力”(Normal Stress)；,一般情形下，应力与相应内力分量关系如下：,五、变形与应变,x方向长度变化,xy平面内的切应变,x方向线应变,六. 杆件变形的基本形式,组合受力（Combined Loading）与变形,桥面结构,高层建筑与大型桥梁,高层建筑与大型桥梁,桥墩,高层建筑与大型桥梁,上海南浦大桥,桥面结构,高层建筑与大型桥梁,飞机静载试验,飞鸟与空中客车机翼相撞,汽车碰撞,本章结束,
