《第一章节绪论xin材料力学课件幻灯片》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第一章节绪论xin材料力学课件幻灯片（85页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、Chapter1 Preface,第一章 绪 论,刘鸿文 浙江大学教授。长期从事固体力学教学工作。曾任教育部教材编审委员会委员，国家教委（教育部）工科力学课程教学指导委员会主任委员兼材料力学课程教学指导组组长。 著作有:材料力学,高等材料力学,板壳理论,材料力学教程,材料力学实验,简明材料力学等.,材料力学第二版于1987年被评为全国高等学校优秀教材获国优奖.材料力学第三版于1997年获国家级教学成果一等奖，并获国家科技进步二等奖.,第一章 绪 论 (Preface),1-1 材料力学的任务及研究对象(The tasks and research objects of mechanics of
2、 materials),1-2 变形固体的基本假设(The basic assumptions of deformable body ),1-3 力、应力、应变和位移的基本概念 ( Basic concepts of force、stress、 strain and displacement),1-4 杆件变形的基本形式 (The basic forms of deformation),引言(Introduction),20世纪以前,在力学知识的积累、应用和完善的基础上,逐渐形成和发展起来的蒸汽机、内燃机、铁路、桥梁、舰船、兵器等大型工业推动了近代科学技术和社会的进步.,引 言,17世纪前后,
3、19世纪初,扑翼飞机,巨大双翼飞机,滑翔机,飞艇,我国祖先的功绩,塔高65.86米，距今已有近前年历史，虽然历经近前年的风雨侵蚀和多次地震、炮击的重创，至今仍巍然耸. 用现代力学的观点看，构件的受力特性都较好。,山西应县佛宫寺,20世纪产生的、诸多高新技术，如高层建筑、大跨度悬索桥、海洋平台、精密仪器、机器人、高速列车以及大型水利工程等许多重要工程更是在力学指导下得以实现，并不断发展完善的。,高层建筑,高层建筑,高层建筑,海洋石油钻井平台,车辆与机械,车辆与机械,车辆与机械,桥 梁,美国金门大桥 （悬索桥，1280米）,道路与造桥,澳 门 桥,我国著名桥梁,南京长江大桥,上海南浦大桥,大型水利
4、工程设施,大量中、外力学专家为力学的发展 作出了突出的贡献，这里只简单介绍部 分力学专家.,达芬奇说：“力学是数学的乐园，因为我们在这里获得了数学的果实.”,达芬奇,挪威金角湾大桥是仿造意大利画家、建筑师、工程师达芬奇的原图设计的，被称为“桥梁中的蒙娜丽莎”。,伽利略创建了材料力学,伽利略（Galileo Galilei,15641642年) 意大利物理学家、天文学家。生于意大利北部佛罗伦萨一个贵族的家庭。1581年入比萨大学学医。主张研究自然界必须进行系统的观察和实验，是近代实验科学与机械唯物主义的奠基者之一。通过实验，推翻了向来奉为权威的亚里士多德关于“物体落下的速度和重量成比例”的学说。
5、还发现物体的惯性定律、摆振动的等时性、抛体运行定律，并确定了伽利略相对性原理，因而被认为是经典力学和实验物理的先驱。,1632年发表关于两种世界体系对话，反对托勒密的地心体系，次年遭到罗马教廷异端裁判所判罪判刑。此后他完成了两种新科学的对话。他主张：自然之书以数学特征写成。,钱学森（1911-2009）著名科学家。我国近代力学事业的奠基人之一。在空气动力学、航天工程、喷气推进、工程控制论、物理力学、应用力学、人体科学等技术学科领域做出了许多开创性的贡献。为我国火箭、导弹和航天事业的创建与发展做出了卓越贡献，是我国系统工程理论与应用研究的倡导者。是中国科学院力学研究所创建人之一，是中国力学学会第
6、一任理事长。1957年被选为中国科学院院士。1998年被选为中国工程院院士。,钱学森,钱伟长（19122010），中国近代力学奠基人之一，著名的科学家、教育家，杰出的社会活动家。兼长应用数学、物理学、中文信息学，著述甚丰特别在弹性力学、变分原理、摄动方法等领域有重要成就。论文弹性板壳的内禀理论，发表于世界导弹之父冯卡门的60岁祝寿文集内，爱因斯坦看后，感叹：这位中国青年解决了困扰我多年的问题。此文奠定了钱伟长在美国科学界的地位。1942年，与钱学森、林家翘、郭永怀一起，在世界导弹之父冯卡门教授指导下从事航空航天领域的研究工作，参加火箭和导弹实验，并发表了世界上第一篇关于奇异摄动的理论，被国际上
7、公认该领域的奠基人。1955年被选为中国科学院院士。,钱伟长,钱三强 （1913-1992），原名钱秉穹，男，核物理学家，中国科学院院士。父亲钱玄同是中国近代著名的语言文字学家。他是第二代居里夫妇的学生，又与妻子何泽慧一同被西方称为“中国的居里夫妇”，他是中国发展核武器的组织协调者和总设计师，中国“两弹一星”元勋。,钱令希（19162009）我国计算力学工程结构优化设计的开拓者。著名力学家和教育家、中国科学院资深院士。在培养人才和推动科技进步两方面做出重要贡献。学术上，在结构力学、板壳理论、极限分析、变分原理、结构优化设计等方面有深入研究和重要成果。主张力学为工程服务，并身体力行，在桥梁、水坝
8、、港工、造船和国防等工程中发挥了力学研究的作用。鉴于电子计算机强力推动科技进步，在我国大力倡导建立计算力学学科，并在大连理工大学培养和带领出一支优秀的计算力学队伍，在工程力学和结构优化设计方面做出显著成绩。1955年选聘为中国科学院院士,钱令希,徐芝纶（1911 - 1999） ，力学家、力学教育家。长期致力于工程力学的教学与结构数值分析的研究。为中国工科力学教材建设作出了贡献。他编着的弹性力学教材在国内被广泛采用；曾积极推动了有限元法在中国的普及与推广。著有工程力学方面论文10余篇，并结合教学工作编写及翻译工程力学方面的教科书10余部，为中国工科院校广泛采用，对工科基础理论教育起了较大作用。
9、,徐芝轮,西尔多冯卡门（年5月11日年5月9日），匈牙利犹太人。航空和航天领域最杰出的一位元老，漫长的科学生涯颇具传奇色彩。他精力充沛，性格开朗，既擅长辞令，又富有幽默感；他阅历极广，到过世界上很多国家，与世界上许多大科学家有密切交往。被誉为“航空航天时代的科学奇才”。 是我国著名科学家钱学森、郭永怀、钱伟长的老师。,西尔多冯卡门,为什么要学习材料力学？,自然要提出如下问题：,1） 每人所承受的重力？,2） 若扁担的材料、截面尺寸已定，扁担能承载此重物吗？,3） 扁担的材料已定，若扁担能承载此重物，截面形状、尺寸？,4） 扁担截面形状、尺寸已定，若扁担能承载此重物，材料？,5） 扁担弯曲成什么
10、形状？,6） 挠度如何？,1-1 材料力学的任务及研究对象 The tasks and research objects of mechanics of materials,一、任务 (task),材料力学是研究构件承载能力的一门学科。,承载能力 (carrying capacity ),强度（strength),刚度（stiffness),稳定性（stability),1.强度（strength),构件抵抗破坏的能力,例一 哥伦比亚号 灾难的原因： 一块泡沫材料 撞击了航天飞 机表面的绝热 层,永远的哥伦比亚号,四川彩虹桥坍塌,美国的Tacoma老桥于1940年11月7日因风力引起的振动而
11、产生断裂,2010年08月19日宝成铁路石亭江大桥被洪水冲垮,2007年8月15日凌晨2时40分许，一辆总重达183.2吨的货车经过208国道太原市小店区段东柳林桥。重压之下，东柳林桥西半幅桥面整体垮塌。,这辆压塌208国道公路桥的六轴货车，车货总重高达183.2吨，超限运输比率为233.1%，实际载货量接近三个火车皮,高刚度的桥面结构,通信电缆/钢丝绳,汽车钢板弹簧,3.稳定性（stability):,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。,2008年 9月3日
12、早晨7时50分，三亚市鹿回头山下的某公司18层商品楼工程三面钢骨脚手架突然垮塌，致4名施工人员不同程度受伤。,2009年3月23日上午11点钟左右，位于镇江闹市区的“华地国际八佰伴”施工工地发生一起一幢6层楼的脚手架突然坍塌事故，造成正在拆楼改造的3位民工1死3伤。,AB杆的稳定问题,一端固定，一端铰支,一端固定，一端自由,二、研究对象(research objects),1.构件(element),2.构件的分类 (classification of elements),(bar),材料力学以“梁、杆”为主要研究对象（the main research objective in mechan
13、ics of materials include axially-loaded bars, shafts, beams, and columns),工程中多为梁、杆结构,国家体育场工程为特级体育建筑，主体结构设计使用年限100年，耐火等级为一级,抗震设防烈度8度,地下工程防水等级1级。工程主体建筑呈空间马鞍椭圆形，南北长333米、东西宽294米，高69米。主体钢结构形成整体的巨型空间马鞍形钢桁架编织式“鸟巢”结构,钢结构总用钢量为4.2万吨，混凝土看台分为上、中、下三层，看台混凝土结构为地下1层，地上7层的钢筋混凝土框架-剪力墙结构体系。钢结构与混凝土看台上部完全脱开，互不相连，形式上呈相互围
14、合，基础则坐在一个相连的基础底板上。国家体育场屋顶钢结构上覆盖了双层膜结构，即固定于钢结构上弦之间的透明的上层ETFE膜和固定于钢结构下弦之下及内环侧壁的半透明的下层PTFE声学吊顶。,1-2 变形固体的基本假设 (The basic assumptions of deformable body ),一、连续性假设 (continuity assumption),物质密实地充满物体所在空间，毫无空隙。,二、均匀性假设（homogenization assumption),物体内，各处的力学性质完全相同。,三、各向同性假设（isotropy assumption),组成物体的材料沿各方向的力学性
15、质完全相同。,四、小变形假设（neglecting deformation assumption),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。,一、外力（external force),1. 按作用方式分,体积力 （body force),表面力 (surface force ),集中力(concentrated force),分布力(distributed force),2. 按随时间变化分,静载荷（static load),动载荷 (dynamic load),交变载荷（alternate load),冲击载荷（impact load)
16、,1-3 力、应力、应变和位移的基本概念 ( Basic concepts of force, stress, strain, and displacement),1.定义： 指由外力作用所引起的、物体内相邻部分之间相互作用力（附加内力）。,二、内力（internal force),2. 内力的求法 截面法 (method of sections ),步骤 (procedures for analysis), 截开 在所求内力的截面处，假想地用截面将杆件一分为二.,m,m,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 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）.,m,m,三、应力（Stress),1.定义 (Definition)：由外力引起的内力的集度,2. 应力(Stress),
