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1、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,1-1 材料力学的任务,一、任务,材料力学是研究构件承载能力的一门学科.,承载能力,强度,刚度,稳定性,1.强度,构件抵抗破坏的能力,3.稳定性:,构件保持原有平衡状态的能力,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.,二、研究对象,1.构件,2.构件的分类,材料力学以“梁、杆”为主要研究对象,工程中多为梁、杆结构,伽利略：木梁
2、弯曲实验.1638. 世界上最早的材料力学实验，也是最早尝试用解析法确定构件安全尺寸. 胡克：英国科学家，在1678年发表了根据弹簧实验观察所得的，“力与变形成正比”这一重要物理定律(即胡克定律).奠定了材料力学的基础. Navier ：1826 第一部材料力学.成书的直接原因是法国政府1821和1823年两次派他去英国研究建造悬索桥的技术. 铁木辛柯：集大成者.将枕木上的铁轨处理成弹性地基梁便是铁木辛柯的首创，是一个“力学来源于工程、又服务于工程”的典型范例.,三、材料力学发展简史,金茂大厦,“ 美国建筑师学会室内建筑奖（2001） ”,-建筑,中国传统建筑风格与世界高新技术的完美结合,四、
3、应用举例,脚手架中的力学,-建筑,稳定性问题,桥面结构,思考：为什么缆索要有很多根钢丝组成，而不是一根很粗的钢丝？,-桥梁,桥墩,桥面结构,-桥梁,1940年11月，华盛顿州的Tacoma Narrows 桥，由于桥面刚度太差，在45 mph风速的情形下，产生“Galloping Gertie”(驰振）.,-桥梁,垮塌前的彩虹桥,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.,简单力学问题大部队过桥时能不能齐步走？,高等力学问题冲击载荷的概念：人跑步时脚上的力量有多大？损伤累积与结构寿命与跑步的次数有关,-桥梁
4、,-运动,-运动,蹦极运动的材料力学问题,客机,直升机,-航空,疲 劳 引 起 的 破 坏,-航空,我国的长征火箭家族,Space Shuttle Discovery,-航天,和平号空间站,太阳能电池帆板,-航天,高压输电线路保持相间距离的受压构件,-电力,1.2 变形固体的基本假设,材料力学研究对象是变形固体，对变形固体的基本假定是：,连续性假设：组成固体的物质间无空隙 均匀性假设：固体内到处有相同的力学性能 各向同性：沿任何方向，固体的力学性能都相同 小变形：变形远小于构件尺寸，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（原始尺寸原理）,分类,定义,来自构件外部的力.,1.3 外力
5、及其分类,1.4 内力、截面法和应力的概念,1. 定义：所研究物体内部一部分对另一部分之间的作用力.,2. 特点：,一、内力,二、截面法,1.概念：用一假想截面把杆件截成两个单元体，以显示并确定内力的方法.,2.步骤,截：欲求某一截面的内力，就假想用一截面把杆件截成两个单元体，取其中的一个单元体为研究对象，移去另一个单元体；,代：用内力代替移去单元体对保留单元体的作用；,平：建立平衡方程，由已知外力确定未知内力.,【例 1】 求钻床截面m-m上的内力,【解】用截面m-m将钻床截为两部分，取上半部分,三、应力的概念,内力在截面上的密集程度称为应力.,将P沿截面分解成法向内力N和切向内力T .,称
6、为正应力，它垂直于截面，并规定拉应力为正值，压应力为负值.,单位：国际单位为帕斯卡，简称帕，用表示Pa.其常用单位有兆帕(MPa)、吉帕(GPa)等.,换算关系：,称为切应力，规定使单元体绕其上任一点顺时针转的为正，反之为负,x方向单位长度上的的平均变形量：,一、正应变（线应变）,M点处沿x方向的正应变,切应变（角应变）,类似地，可以定义,M点在xy平面内的切应变,均为无量纲的量,1.5 变形与应变,【例 2】薄板的两条边 固定，变形后ab, ad 仍为直线.,ab, ad 两边夹角的变化即为切应变,求：ab 边的m 和 ab、ad 两边夹角的变化,【解】,轴线：杆件各横截面形心的连线.,分类,一、几个概念,杆件：纵向尺寸远大于横向尺寸的构件.,1.6 杆件变形的基本形式,拉压变形,剪切变形,二、杆件的四种基本变形,扭转变形,弯曲变形,
