《材料力学第一章ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《材料力学第一章ppt（56页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、同学们新年好！,材料力学,主讲人：言兰 E-mail: Tel: 18106953129 Office: 机电实验大楼B308,Mechanics of materials,考核方式,考试成绩70%,平时成绩30%,出勤,实验,作业,补考的话卷面成绩100%，无平时成绩,俞铁岳老师22691171,要求,每周第一次课交上周的作业(请将作业按学号排列)用铅笔、直尺画图,并写出详细完整的解题步骤,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 应力的概念,1-5 变形与应变, 1-6 杆件变形的基本形式,第1章 绪论,力学分支,根据研究对象分,粗分
2、,静力学,动力学,运动学,固体力学,一般力学,流体力学,理论力学,结构力学,材料力学,弹塑性力学,板壳力学,断裂力学,机械振动,有限元分析,理论力学,材料力学,结构力学,三大力学,-物体机械运动一般规律,-杆、梁、轴,-桁架,拉伸、压缩、剪切、扭转、弯曲,构件：工程结构或机械部件中的梁、柱、杆、轴统称为构件 载荷：构件在正常工作情况下所承 受的各种外力。为保证工程结构或机械正常工作，构件应有足够的 承受规定载荷的能力。 当构件不能承受规定载荷，会发生破坏、变形过大、失稳。,强度,刚度,稳定性, 工程构件的强度、刚度和稳定问题,强度不因发生断裂或塑性变形而失效；,刚度不因发生过大的弹性变形而失效
3、；,稳定性不因发生因平衡形式的突然转变而失效。,破坏,强度,变形过大,刚度,失稳,稳定性,在满足强度、刚度、稳定性的要求下，以最经济的方式，为构件确定合理的形状和尺寸，选择适宜的材料，确定系统的许可载荷而提供必要的理论基础和计算方法。,材料力学的任务,1-2 变形固体基本假设,变 形 固 体,材料力学的研究对象：变形固体,连续性假设均匀性假设各向同性假设小变形假设,变形固体的基本假设,认为整个物体体积内毫无空隙地充满物质,连续性假设,引入 无限小概念，可以进行极限、积分、微分的运算。,实际上：组成固体的粒子之间存在间隙并不连续，但这种间隙与构件的尺寸相比极其微小，故略去不计。, 微观不连续，宏
4、观连续,球墨铸铁的显微组织,认为物体内的任何部分，其力学性能相同,均匀性假设,普通钢材的纤维组织,固体在外力的作用下表现出变形与破坏方面的性质。,力学性能, 微观不均匀，宏观均匀,在物体内各个不同方向力学性能相同,各向同性假设,大多数工程材料虽然微观上不是各向同性的，例如金属材料，其单个晶粒呈结晶各向异性，但当他们形成多晶聚集体的金属时，呈随机取向，因而在宏观上表现为各向同性,微观各向异性，宏观各向同性；,灰口铸铁的显微组织,对于发生于晶粒那样大小的范围内的现象，均匀连续各向同性的假设不能成立。,小变形与线弹性范围,远小于构件的最小尺寸，所以通过静力平衡求各杆受力时，把变形略去不计。,对构件进
5、行受力分析时可忽略其变形。 原始尺寸原理,连续性假设均匀性假设各向同性假设小变形假设,变形固体的基本假设,1-3 外力及其分类,某一物体受到的其它物体对它的作用力,外力：,体力,自重，惯性力等；,连续分布于物体内部各点的力;,是作用于物体表面的力;,又 可分为集中力、分布力、外力偶,面力,集中力：,外力作用的面积远小于物体的表面尺寸，可视为作用于一点的力；,火车轮对钢轨的压力；,滚珠轴承对轴的反作用力；,是连续作用于物体表面的力；,如作用于压力容器内壁上的压力；,分布力：,桥面板作用在钢梁的力,水坝受到的水压力；,外力偶,按载荷是否随时间变化分：,静载荷：,动载荷：,载荷从零开始缓慢增加到终值
6、；,缓慢加载（a0）,快速加载（a0),交变载荷:,载荷随时间变化;,冲击载荷:,载荷随时间周期性变化；,物体的运动在瞬时内发生突然变化所引起的动载荷。,如轴、连杆、弹簧等。,如冲床冲压构件、锻造时气锤的锤杆、急刹车飞轮轮轴。,1-4 内力、截面法、应力,物体受外力作用而变形，内部各部分之间因相 对位置改变而引起的相互作用（附加内力），称为附加内力，简称内力。,一、 内力,二、求内力的方法,截面法（截取代平）,(1) 截,假想地沿求内力 的截面将构件分为两部分,截面法,（2）取 取其中一部分为研究对象；,(3) 代,在保留部分的截面上加上内力，以代替弃去部分对保留部分的作用 ；,(4) 平,根
7、据保留部分的平衡条件，求得截面上内力的合力,平衡方程：,所有力在X轴、 Y轴、 Z轴上的投影代数和等于零。,所有力对X轴、 Y轴、Z轴之力矩代数和等于零。,空间一般力系,例题1 求构件内各段的内力,（1）在1截面处分二留一，取左段，用内力系的合力代弃；,Fx=0： FN1-5KN=0,（2）在2截面处分二留一，取左段，并用内力系的合力代弃；,Fx=0： FN2-5KN+2KN=0,FN1=5KN；,FN2=3KN；,（3）在3截面处分二留一，取右段，并用内力系的合力代弃；,Fx=0： FN3-1KN=0 FN3=1KN；,三、 应力,分布内力在截面内一点的密集程度,1、平均应力,A范围内， 单
8、位面积上内力的平均集度；,2、一点的应力（全应力）：,反映内力系在C点的强弱程度。,平均应力 随 的逐渐缩小，大小和方向也都随之逐渐变化，当 时， 趋近于一极限值。此极限值称为点的全应力。,3、一点的正应力、切应力, 而与截面垂直，与截面相切；,切于截面的分量 ,正应力,垂直于截面的分量 ,切应力,故：应力是指一点的应力，而某一点的应力有两个分量分别是和；, 是强度计算的依据，与许用应力比较,4、应力单位,国际单位制：,；,；,；,标准大气压多少？,受力物体内各截面上每点的应力，一般是不相同的；,注意,它随着截面和截面上每点的位置而改变。,因此，在说明应力性质和数值时必须要说明它所在的位置（哪
9、个截面、哪个点）。,构件受力以后，形状和尺寸产生的变化。,1-5 变形和应变,一、变形,当外力撤销时，所有的变形均消失，构件恢复到原来的状态。,弹性变形,弹簧拉力器、橡皮筋、双杠横梁等的变形;,当外力撤销后，变形不能恢复;,塑性变形,在车身冲压成型机上受冲压后的钢板；皮肤上割破的伤口等；,二、线应变,那么，是否说L越大，构件的变形程度越大？而L越小，构件的变形程度越小？,问题,故不能用构件的变形量来衡量构件的变形程度，而衡量构件变形程度的使命落在：单位长度的改变量线应变的身上。,构件原长L，在外力作用下发生变形，变形后的长度L，,构件变形量L变形后长度L原长L；,轴向拉伸,1、平均线应变,反映
10、构件的变形程度；,2、一点的线应变,、,固体的 M点因变形移到 M，MM为 M点的位移。.,变形后六面体的边长和棱边的夹角都将发生变化,将六面体投影到 xy 平面,=末变形-初变形 x；,点M在x方向的平均线应变,当NM时，此时的极限值称为点M沿x 方向的线应变， 用 x 表示,故：构件内的某一点有三个相互垂直方位上的线应变，分别是 、 、 。,三、角应变,变形后六面体正交棱边的夹角也将发生变化。,变形前、后角度的变化 是( 2 L M N )。, xy称为M点在xy平面内的切应变或角应变。,同理有：点在xz平面内角应变 和yz平面内角应变,某一点有三个相互垂直平面的角应变 、 、 。,小结,1 应力为某一点的应力，该点的应力有二个分量、；,2、一个点有二种应变,角应变,线应变,而 和 是量度一点处变形程度的两个基本量。,1-6 杆件变形的基本形式,杆件基本变形形式,拉伸、压缩,扭转,剪切,弯曲,组合变形,轴向拉压变形,剪切变形,扭转变形,弯曲变形,组合变形,构件有时发生两种或两种以上的变形，称为组合变形。,如：拉弯组合、弯扭组合、拉弯扭组合等。,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 应力的概念,1-5 变形与应变, 1-6 杆件变形的基本形式,第1章 绪论,p11 1.1 1.2,第1章 作业,
