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1、2019/5/3,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?,2019/5/3,Mechanics of Materials,2019/5/3,Mechanics of Materials,2019/5/3,Mechanics of Materials,2019/5/3,Mechanics of Materials,2019/5/3,Mechanics
2、 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,2019/5/3,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,2019/5/3,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,2019/5/3,第一章 绪论,工程结构或机械结构实例:,2019/5/3,第一章 绪论,工程结构或机械结构实例:,2019/5/3,第一章 绪论,工程结构或机械结构实例:,2019/5/3,第一章
3、 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。,2019/5/3,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:,2019/5/3,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。,2019/5/3,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。,2
4、019/5/3,第一章 绪论,1-1 材料力学的任务,弹性变形:,2019/5/3,第一章 绪论,1-1 材料力学的任务,刚度问题:,2019/5/3,第一章 绪论,1-1 材料力学的任务,刚度问题:,2019/5/3,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。,2019/5/3,第一章 绪论,1-1 材料力学的任务,稳定性问题:,2019/5/3,第一章 绪论,1-1 材料力学的任务,稳定性问题:,2019/5/3,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
5、一章 绪论,2019/5/3,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;沿各方向的力学性质不同的材料称为各向异性材料。),2019/5/3,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,2019/5/3,第一章 绪论,1-3 外力及其分类,钢筋混凝土结
6、构的自重是主要载荷,2019/5/3,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,2019/5/3,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,2019/5/3,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; 动载荷:交变载荷、冲击;,1-3 外力及其分类,2019/5/3,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
7、。,2019/5/3,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,2019/5/3,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,2019/5/3,1-4 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,2019/5/3,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。,2019/5/3,第一章 绪论,2019
8、/5/3,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。,2019/5/3,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/m2),称为帕斯卡或简称帕(Pa)。通常使用的是兆帕,即MPa( 1MPa=106Pa),2019/5/3,第一章 绪论,1-5 变形和应变,x,y,M,M ,2019/5/3,第一章 绪论,线应变与角应变,2019/5/3,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,2019/5/3,第一章 绪论,2019/5/3,小变形
9、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,2019/5/3,第一章 绪论,2019/5/3,1-6 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,2019/5/3,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,2019/5
10、/3,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 杆件变形的基本形式,2019/5/3,第一章 绪论,1、拉伸或压缩实例,2019/5/3,1、轴向拉伸或压缩,受力特征 变形特征,第一章 绪论,2019/5/3,2、剪切实例,第一章 绪论,2019/5/3,2、剪切,第一章 绪论,受力特征 变形特征,2019/5/3,3、扭转实例,第一章 绪论,2019/5/3,3、扭转,第一章 绪论,受力特征 变形特征,2019/5/3,4、弯曲实例,第一章 绪论,2019/5/3,4、弯曲,第一章 绪论,受力特征 变形特征,2019/5/3,Any question ?,第一章 绪论,2019/5/3,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,2019/5/3,祝大家学习愉快!,第一章 绪论,