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1、 马红艳马红艳工程力学系工程力学系401401 材料力学材料力学84707247Mechanics of Materials 大连理工大学大连理工大学Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.教材教材 材料力学第三版，王守新主编材料力学第三版，王守新主编大连理工大学出版社大连理工大学出版社辅助教材辅助教材 材料力学学习指导，王守新主编材料力学学习指导，王守新主编大连理工大学出版社大连理工大学出版社Evaluat
2、ion only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.考评方法考评方法总分总分100分分 = 平时成绩平时成绩30% +期末考试成绩期末考试成绩70%平时成绩平时成绩30分分 =期中考试期中考试10分分+作业作业10分分 小论文小论文5分分+出勤出勤5分分 Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 20
3、04-2011 Aspose Pty Ltd. 试验试验- 综合实验楼综合实验楼1楼楼 共共4个，网上选课个，网上选课 按时参加按时参加 按规定格式写报告按规定格式写报告 实验室老师评分实验室老师评分 不能与上课时间冲突不能与上课时间冲突 Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.作业作业 每周一上课前交每周一上课前交 字母、公式规范字母、公式规范 尺规绘图尺规绘图 每次改人数的一半每次改人数的一半 抄袭、不规
4、范的不改抄袭、不规范的不改Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.答疑答疑时间：每周三下午时间：每周三下午2:00-4:00地点：力学楼地点：力学楼401 Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.材料力学材料力学性质：技术基
5、础课性质：技术基础课地位：固体力学的基础地位：固体力学的基础 工程设计的基础工程设计的基础l任务：结构设计安全可靠任务：结构设计安全可靠 经济合理经济合理l重要性：应用广泛重要性：应用广泛 与工程实际结合紧密与工程实际结合紧密Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.材料力学与理论力学的区别材料力学与理论力学的区别1.研究对象不同研究对象不同 刚体刚体 (理论力学理论力学) 可变形体可变形体 (材料力学材料力学
6、)Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.材料力学与理论力学的区别材料力学与理论力学的区别2. 运动状态不同运动状态不同 任意任意 (理论力学理论力学) 平衡平衡 (材料力学材料力学)Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.
7、材料力学与理论力学的区别材料力学与理论力学的区别3. 研究外力作用效应不同研究外力作用效应不同外效应外效应-轨迹、速度、加速度轨迹、速度、加速度 (理论力理论力学学)内效应内效应-变形、破坏变形、破坏 (材料力材料力学学)Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 1. 1.理论分析方法理论分析方法- -概念、定理、公式概念、定理、公式 20 20世纪初，探索新设计、新结构。世纪初，探索新设计、新结构。研究方法
8、研究方法Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 2. 2.实验方法实验方法l 理论尚未解决的问题理论尚未解决的问题l 研究材料的力学性能研究材料的力学性能l 新理论的建立和验证新理论的建立和验证Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pt
9、y Ltd.Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.大型结构实验室大型结构实验室Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.飞机静载试验飞机静载试验Evaluation only.Created with Aspose.Slid
10、es for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.现代计算技术与计算机应用现代计算技术与计算机应用。3.3.计算机方法计算机方法Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.汽车碰撞汽车碰撞计算机方法计算机方法Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5
11、 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.内燃机车车体结构有限元分析内燃机车车体结构有限元分析计算机方法计算机方法Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.5万吨集装箱船船体整体结构强度有限元分析万吨集装箱船船体整体结构强度有限元分析计算机方法计算机方法Evaluation only.Created with Aspose.Slides
12、 for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.象山铜瓦门大桥结构设计分析象山铜瓦门大桥结构设计分析计算机方法计算机方法Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.第一章第一章 材料力学基本概念材料力学基本概念 1.1 1.1 材料力学的任务材料力学的任务 基本任务基本任务要求构件能正常工作，必须满足三大力要求构件能正
13、常工作，必须满足三大力学条件：学条件：1. 强度要求强度要求2. 刚度要求刚度要求3.3.稳定性要求稳定性要求 Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.1. 强度要求强度要求 强度强度(strength)(strength) 材料或构件抵抗破坏的能力材料或构件抵抗破坏的能力不容易破坏不容易破坏-强度高强度高容易破坏容易破坏 -强度低强度低Evaluation only.Created with Aspose.
14、Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.2. 刚度要求刚度要求 刚度刚度(stiffness)(stiffness) 构件抵抗变形的能力构件抵抗变形的能力不容易变形不容易变形-刚度大刚度大容易变形容易变形 -刚度小刚度小Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.3.3.稳定性要求稳定性要求 稳定性
15、稳定性(stability)(stability) 构件维持原有平衡形式的能力构件维持原有平衡形式的能力 受压的直杆当压力过大时会突然变弯，不能受压的直杆当压力过大时会突然变弯，不能受压的直杆当压力过大时会突然变弯，不能受压的直杆当压力过大时会突然变弯，不能 保持直线形状的平衡形式保持直线形状的平衡形式保持直线形状的平衡形式保持直线形状的平衡形式-压杆失稳。压杆失稳。压杆失稳。压杆失稳。 不允许压杆失稳不允许压杆失稳Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2
16、004-2011 Aspose Pty Ltd.刚刚度度问问题题Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.稳稳定定问问题题Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.板板壳壳块块杆杆1.2 1.2 材料力学的研究对象材料力学的研究
17、对象构件构件(member)基本形式基本形式材料力学的研材料力学的研材料力学的研材料力学的研究对象究对象究对象究对象Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 材料力学的研究对象材料力学的研究对象轴线轴线axis1. 杆件杆件(bar)的几何特征的几何特征直杆直杆横截面横截面cross section形心形心等截面杆等截面杆Evaluation only.Created with Aspose.Slides f
18、or .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.曲杆曲杆曲杆曲杆变截面直杆变截面直杆变截面直杆变截面直杆杆件杆件bar等截面直杆等截面直杆等截面直杆等截面直杆Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.2. 2. 材料力学研究对象材料力学研究对象- 等截面直杆等截面直杆 杆件的计算模型杆件的计算模型轴线轴线axis横截面横
19、截面Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.1.3 1.3 材料力学基本假设材料力学基本假设建立理想弹性体模型的必要性建立理想弹性体模型的必要性 微观上看，材料是不连续、微观上看，材料是不连续、 不均匀的，也是各向异性的。不均匀的，也是各向异性的。 Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Co
20、pyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 在宏观上，可以认为材料是连续、在宏观上，可以认为材料是连续、均匀的，部分工程材料是各向同性的。均匀的，部分工程材料是各向同性的。1.1.建立理想弹性体模型的必要性建立理想弹性体模型的必要性 微观上看，材料是不连续、微观上看，材料是不连续、 不均匀的，也是各向异性的。不均匀的，也是各向异性的。 Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.2.2.材
21、料力学基本假设材料力学基本假设1）连续性假设）连续性假设材料连续无孔隙。力学量可以表示为坐标的材料连续无孔隙。力学量可以表示为坐标的连续函数，便于数学分析方法。连续函数，便于数学分析方法。 continuity assumption2）均匀性假设）均匀性假设材料各处力学性质相同。材料各处力学性质相同。 homogenization assumption3）各向同性假设）各向同性假设材料任意方向力学性质相同。材料任意方向力学性质相同。 isotropy assumtion 各向同性材料各向同性材料各向同性材料各向同性材料 ：玻璃，钢铁：玻璃，钢铁：玻璃，钢铁：玻璃，钢铁 各向异性材料各向异性材料
22、各向异性材料各向异性材料 ：木材，竹子：木材，竹子：木材，竹子：木材，竹子4）小变形假设）小变形假设变形远小于构件尺寸。列平衡方程时可以用变形远小于构件尺寸。列平衡方程时可以用变形前的尺寸进行计算变形前的尺寸进行计算 ，使计算简化。，使计算简化。 基本假设的目的基本假设的目的: :为简化研究工作为简化研究工作 Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 关于变形固体的概念关于变形固体的概念 材料力学的研究对象材
23、料力学的研究对象-可变性固体可变性固体 弹性变形和塑性变形弹性变形和塑性变形弹性变形和塑性变形弹性变形和塑性变形 弹性变形弹性变形弹性变形弹性变形外力去掉后可消失的变形。外力去掉后可消失的变形。外力去掉后可消失的变形。外力去掉后可消失的变形。 塑性变形（残余变形）塑性变形（残余变形）塑性变形（残余变形）塑性变形（残余变形）外力去掉后变形不能完全外力去掉后变形不能完全外力去掉后变形不能完全外力去掉后变形不能完全消失，残留的变形。消失，残留的变形。消失，残留的变形。消失，残留的变形。 材料力学的研究对象：材料力学的研究对象：连续连续 均匀均匀 各向同性的可变形固体材料各向同性的可变形固体材料 主要
24、研究产生弹性变形，变形微小的情况主要研究产生弹性变形，变形微小的情况Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 材料力学的研究思路材料力学的研究思路 外力外力内力内力应力应力强度条件强度条件变形变形刚度条件刚度条件Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 A
25、spose Pty Ltd. 1.4 1.4 外力外力 一、集中力一、集中力 F FFA AA A单位单位N或或 kNEvaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 外力外力 二、分布力二、分布力单位单位N/m或或 kN/mq线分布力线分布力q合力合力l大小大小F = =分布图面积分布图面积 ql作用线作用线作用线作用线-过分布图形心过分布图形心过分布图形心过分布图形心F FEvaluation only.Crea
26、ted with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 外力外力 分布力分布力 q 线分布力线分布力q均布力均布力非均布力非均布力q (x)xEvaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 外力外力 分布力分布力 p 面分布力面分布力p =zzp =z单位单位单位单位 Pa Pa 1
27、 Pa=1 N/m1 Pa=1 N/m2 2蓄水池蓄水池Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 外力外力 面分布力面分布力 p压力容器压力容器p pEvaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 1.5 1.5 内力内力 截面法
28、截面法 一、内力一、内力 internal forceinternal forceinternal forceinternal force 2.2.附加内力附加内力 外力引起，连续分布外力引起，连续分布1.1.固有内力固有内力 使物体平衡使物体平衡F1F2F3F4Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.F1F2F3F4F1F2假想截面假想截面假想截面假想截面分布内力分布内力分布内力分布内力F3F4Evalua
29、tion only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.3.3.内力内力通常指横截面上附加内力向截面通常指横截面上附加内力向截面形心简化所得形心简化所得主矢主矢和和主矩主矩在三个坐标轴方在三个坐标轴方向的分量。（共六个）向的分量。（共六个）F1F2内力主矩内力主矩MO内力主矢内力主矢FREvaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0
30、.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.内力分量内力分量（简称内力）（简称内力）zxyF FQQz zFNF FQQy yzxyMMz zTMMy y扭矩扭矩弯矩弯矩弯矩弯矩轴力轴力剪力剪力剪力剪力MOFREvaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 二、截面法二、截面法methed of section 求内力的基本方法求内力的基本方法求内力的基本方法求内力的基本方法 将所求
31、内力的截面用假想平面将所求内力的截面用假想平面将所求内力的截面用假想平面将所求内力的截面用假想平面截成两半截成两半截成两半截成两半，利用任意一半的利用任意一半的利用任意一半的利用任意一半的平衡条件平衡条件平衡条件平衡条件求出该截面内力。求出该截面内力。求出该截面内力。求出该截面内力。 F1F2假想截面假想截面假想截面假想截面F3F4F FQQz zF FN NF FQQy yMMz zT TMMy yEvaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011
32、 Aspose Pty Ltd.1. 1. 概念概念 应力应力分布内力在一点的集度分布内力在一点的集度1.6 1.6 应力应力stressstressF1F2Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 工程构件，大多数情形下，内力并工程构件，大多数情形下，内力并非非均均匀匀分分布布，通通常常“ “ 破破坏坏”或或“ “ 失失效效”往往往从内力集度最大处开始，因此，有必往从内力集度最大处开始，因此，有必要区别并定
33、义应力概念。要区别并定义应力概念。 应力就是单位面积上的内力应力就是单位面积上的内力应力就是单位面积上的内力应力就是单位面积上的内力Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.F1F2FQFND DFR应力的定义应力的定义应力的定义应力的定义正应力正应力s s （法向应力）法向应力）切应力切应力 （切向应力）切向应力）AEvaluation only.Created with Aspose.Slides for
34、.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.切应力切应力t t 位于截面内的应力称为位于截面内的应力称为切切应力应力正应力正应力s s 垂直于截面的应力称为垂直于截面的应力称为 正应力正应力 normal stress单位：单位： Pa , 1 Pa = 1 N/常用单位：常用单位：MPa , 1 MPa= 106 Pa（剪（剪应力）应力）shear stress 2. 正应力和切应力正应力和切应力Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.
35、5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.注意事项注意事项 1.讲应力应注意讲是哪一点的应力；讲应力应注意讲是哪一点的应力； 2.讲一点应力，应讲是哪一个截面上的讲一点应力，应讲是哪一个截面上的 应力应力;3.讲一点应力，通常应同时考虑正应讲一点应力，通常应同时考虑正应 力力 和切应力和切应力 .Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Lt
36、d.1.7 1.7 位移位移 变形变形 应变应变一、一、位移位移displacement 线位移线位移 一点空间位置的改变一点空间位置的改变 单位：单位：m , mm 角位移角位移 一面方位的改变一面方位的改变 radEvaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.二、变形二、变形 deformation 尺寸改变尺寸改变 形状改变形状改变 变形引起位移变形引起位移Evaluation only.Created wi
37、th Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.三、应变三、应变strain 线应变线应变 (linear strain) 一点在某方向上尺寸改变程度的描述。一点在某方向上尺寸改变程度的描述。 切应变切应变 (shearing strain) 过一点两互相垂直截面的角度改变。过一点两互相垂直截面的角度改变。Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Cop
38、yright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.直角改变量直角改变量xxdxdx= =+ +uu +du微元体微元体elementEvaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.注释注释 线应变线应变 与点的位置有关；与点的位置有关； 与与 x 的方向有关；的方向有关； 伸长变形为正；伸长变形为正； 无量纲。无量纲。 切切应变应变 与点的位置有关；与点的位置有关； 与垂直两边的方位有关；与垂直两边的方
39、位有关； 无量纲。无量纲。Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.1.8 1.8 杆件变形的基本形式杆件变形的基本形式1. 轴向拉伸和压缩轴向拉伸和压缩 axial tension or compression axial tension or compression 拉伸拉伸压缩压缩Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client
40、Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.2. 剪切剪切shearF FF FEvaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.3. 扭转扭转torsion联轴器联轴器轴轴Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2
41、011 Aspose Pty Ltd.4. 平面弯曲平面弯曲plane bendingEvaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.结论与讨论结论与讨论 1. 1. 材料力学研究杆件的材料力学研究杆件的强度强度、刚度刚度、 稳定性稳定性问题，因此其研究对象为问题，因此其研究对象为 变形体，不再是刚体。变形体，不再是刚体。 应注意适用于刚体的概念、原理和应注意适用于刚体的概念、原理和 方法，用于变形体时是否适用方法，
42、用于变形体时是否适用 如静力等效、力线平移等。如静力等效、力线平移等。 Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.注意注意 静力等效、力线平移静力等效、力线平移的适用条件的适用条件 适用于刚体适用于刚体FFFFEvaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Asp
43、ose Pty Ltd.F FA AC CB B 请判断下列请判断下列简化在什么情形简化在什么情形下是正确的，什下是正确的，什么情形下是不正么情形下是不正确的：确的：A AC CB BF FEvaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.F FA AC CB B 请判断下列请判断下列简化在什么情形简化在什么情形下是正确的，什下是正确的，什么情形下是不正么情形下是不正确的：确的：A AC CB BF FMMEvaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.
