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1、2018年9月19日星期三,Mechanics of Materials,材料力学主要研究杆件的强度、刚度和稳定性等问题，以理论分析为基础，培养学生将工程实际问题提炼成力学问题（即力学建模），从而进行求解的能力以及实验技能，发挥其他课程不可替代的综合素质教育作用，为后续课程的学习打下坚实的基础。,材料力学研究什么？,2018年9月19日星期三,Mechanics of Materials,2018年9月19日星期三,Mechanics of Materials,2018年9月19日星期三,Mechanics of Materials,2018年9月19日星期三,Mechanics of Mat
2、erials,2018年9月19日星期三,Mechanics of Materials,理论力学,材料力学,研究物体机械运动一般规律的科学刚体,研究构件承载能力的一门科学变形固体,2018年9月19日星期三,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、截面法和应力的概念 1-5 变形与应变 1-6 杆件变形的基本形式,2018年9月19日星期三,第一章 绪论,工程结构或机械的各组成部分统称为构件,1-1 材料力学的任务,2018年9月19日星期三,第一章 绪论,工程结构或机械结构实例：,2018年9月19日星期三,第一章 绪论,工程结构
3、或机械结构实例：,2018年9月19日星期三,第一章 绪论,工程结构或机械结构实例：,2018年9月19日星期三,第一章 绪论,1-1 材料力学的任务,对构件在荷载作用下正常工作的要求,. 具有足够的强度规定荷载作用下不应破坏。,2018年9月19日星期三,第一章 绪论,1-1 材料力学的任务,美国的Tacoma老桥于1940年11月7日因风力引起的振动而产生断裂,强度问题：,2018年9月19日星期三,第一章 绪论,1-1 材料力学的任务,强度问题：,垮塌后的彩虹桥,1999年1月4日，我国重庆市綦江县彩虹桥发生垮塌，造成： 40人死亡； 14人受伤； 直接经济损失631万元。,2018年9
4、月19日星期三,第一章 绪论,1-1 材料力学的任务,对构件在荷载作用下正常工作的要求,. 具有足够的刚度荷载作用下的弹性变形不超过工程允许范围。,2018年9月19日星期三,第一章 绪论,1-1 材料力学的任务,弹性变形：,2018年9月19日星期三,第一章 绪论,1-1 材料力学的任务,刚度问题：,2018年9月19日星期三,第一章 绪论,1-1 材料力学的任务,刚度问题：,2018年9月19日星期三,第一章 绪论,1-1 材料力学的任务,对构件在荷载作用下正常工作的要求,. 满足稳定性要求荷载作用下杆件能保持原有形态的平衡。,2018年9月19日星期三,第一章 绪论,1-1 材料力学的任
5、务,稳定性问题：,2018年9月19日星期三,第一章 绪论,1-1 材料力学的任务,稳定性问题：,2018年9月19日星期三,在满足上述强度、刚度和稳定性要求的同时，须尽可能合理选用材料和降低材料消耗量，以节约投资。,第一章 绪论,2018年9月19日星期三,第一章 绪论,对可变形固体的基本假设：,1-2 变形固体的基本假设,. 连续性假设物质不留空隙地充满了整个固体。（可用微积分数学工具，力学量是坐标连续函数。 ）,. 均匀性假设固体内各点处材料的力学性能相同。（晶粒在统计意义上是平均的）。,. 各向同性假设固体内各点沿各方向的力学性质完全相同。（这样的材料称为各向同性材料；沿各方向的力学性
6、质不同的材料称为各向异性材料。）,2018年9月19日星期三,第一章 绪论,外力按作用方式分： 体积力： 重力、惯性力；表面力：水压力、面接触的力；,1-3 外力及其分类,2018年9月19日星期三,第一章 绪论,1-3 外力及其分类,钢筋混凝土结构的自重是主要载荷,2018年9月19日星期三,第一章 绪论,1-3 外力及其分类,水闸的水压力是表面力，为分布载荷,2018年9月19日星期三,第一章 绪论,外力按分布面积分： 分布力：体积力、表面力； 集中力：火车车轮对钢轨、支座等。,1-3 外力及其分类,2018年9月19日星期三,第一章 绪论,外力按随时间变化分： 静载荷：自重，变化相对较慢
7、； 动载荷：交变载荷、冲击；,1-3 外力及其分类,2018年9月19日星期三,第一章 绪论,1-4 内力、截面法和应力的概念,内力：受外力作用引起的相互作用； 材料力学中的内力：物体内部各部分之间因外力而引起的附加相互作用力，即“附加内力”； 内力随外力的增加而加大，随外力的撤除而消失。,2018年9月19日星期三,第一章 绪论,1-4 内力、截面法和应力的概念,内力： 轴向分量: 力：轴力 FN 力矩：扭矩T 横向分量: 力：剪力 Fsy、FSZ 力矩：弯矩 My、Mz,2018年9月19日星期三,第一章 绪论,1-4 内力、截面法和应力的概念,截面法的求解步骤： 截开 代替 平衡,201
8、8年9月19日星期三,1-4 内力、截面法和应力的概念,例1-4-1：在载荷F作用下的悬臂梁如图所示，试确定截面mm上的内力。,第一章 绪论,2018年9月19日星期三,第一章 绪论,1-4 内力、截面法和应力的概念,例1-4-2：钻床如图所示，在载荷P作用下，试确定截面mm上的内力。,2018年9月19日星期三,第一章 绪论,2018年9月19日星期三,第一章 绪论,1-4 内力、截面法和应力的概念,应力：内力系在某点的内力集度，反映内力系在该点的强弱。,2018年9月19日星期三,第一章 绪论,1-4 内力、截面法和应力的概念,应力p可分解： 正应力 ； 切应力。,应力单位：牛/米2（N/
9、m2），称为帕斯卡或简称帕（Pa）。通常使用的是兆帕，即MPa（ 1MPa=106Pa),2018年9月19日星期三,第一章 绪论,1-5 变形和应变,x,y,M,M ,2018年9月19日星期三,第一章 绪论,线应变与角应变,2018年9月19日星期三,例1-5-1:求ab边的平均应变和ab、ad 两边夹角的变化,第一章 绪论,2018年9月19日星期三,第一章 绪论,2018年9月19日星期三,小变形假设,远小于构件的最小尺寸，在研究构件的平衡和运动时按变形前的原始尺寸进行计算，以保证问题在几何上是线性的。这样，计算得到了很大的简化。,第一章 绪论,2018年9月19日星期三,第一章 绪论
10、,2018年9月19日星期三,1-6 杆件变形的基本形式,构件的分类：杆件、板壳*、块体*,杆件：,直杆：,折杆：,曲杆：,等截面直杆、变截面直杆,等截面折杆、变截面折杆*,等截面曲杆、变截面曲杆*,第一章 绪论,第一章 绪论,2018年9月19日星期三,杆件纵向尺寸（长度）远比横向尺寸大得多的构件。,直杆轴线为直线的杆 曲杆轴线为曲线的杆 等截面直杆横截面的形状和大小不变的直杆,第一章 绪论,1-6 杆件变形的基本形式,2018年9月19日星期三,板和壳：构件一个方向的尺寸（厚度）远小于其它两个方向的尺寸。 块件：三个方向（长、宽、高）的尺寸相差不多的构件,第一章 绪论,1-6 杆件变形的基
11、本形式,2018年9月19日星期三,第一章 绪论,1、拉伸或压缩实例,2018年9月19日星期三,1、轴向拉伸或压缩,受力特征 变形特征,第一章 绪论,2018年9月19日星期三,2、剪切实例,第一章 绪论,2018年9月19日星期三,2、剪切,第一章 绪论,受力特征 变形特征,2018年9月19日星期三,3、扭转实例,第一章 绪论,2018年9月19日星期三,3、扭转,第一章 绪论,受力特征 变形特征,2018年9月19日星期三,4、弯曲实例,第一章 绪论,2018年9月19日星期三,4、弯曲,第一章 绪论,受力特征 变形特征,2018年9月19日星期三,Any question ?,第一章 绪论,2018年9月19日星期三,刚体静力学中关于平衡的理论和方法能否应用于材料力学？,上述两种情形下对弹性杆的平衡和变形将会产生什么影响？,第一章 绪论,讨论,2018年9月19日星期三,祝大家学习愉快!,第一章 绪论,
