材料力学-绪论课件

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1、实验选课通知实验选课通知第四周第四周: : 常温单轴拉伸实验、压缩实验常温单轴拉伸实验、压缩实验 HE107 HE107 第六周第六周: : 扭转实验、各向异性材料的单轴拉伸实验扭转实验、各向异性材料的单轴拉伸实验 HE104 HE104 第九周第九周: : 弹性常数弹性常数E、的测定、梁的弯曲正应力测定的测定、梁的弯曲正应力测定 HE216 HE216 1、选课网址、选课网址http:/2、选课时间、选课时间 12月月7日日0：00时时12月月13日日24：00时截至。时截至。3、学生登陆帐号和密码均为自己的学号。、学生登陆帐号和密码均为自己的学号。4、选课截止前一定要再次复查自己的选课结果

2、，若发现、选课截止前一定要再次复查自己的选课结果，若发现“未满未满5人，请重人，请重选选”的提示信息，说明该时段未满的提示信息，说明该时段未满5人不开课，请务必重新选择其它时段。人不开课，请务必重新选择其它时段。5、实验指导书电子版网址、实验指导书电子版网址http:/页面的实验指导，实验指导页面的表格下页面的实验指导，实验指导页面的表格下载中有实验报告可供学生下载，请同学们在实验前预习相关实验，实验课载中有实验报告可供学生下载，请同学们在实验前预习相关实验，实验课后要认真填写完整的实验报告。后要认真填写完整的实验报告。6、由于学生自身原因未选好实验课程，责任自负。、由于学生自身原因未选好实验

3、课程，责任自负。材料力学材料力学Shanghai University材料力学第一课材料力学第一课课堂学习要求 1. 1.严禁抄作业严禁抄作业严禁抄作业严禁抄作业2. 2.按时上课，不可迟到按时上课，不可迟到按时上课，不可迟到按时上课，不可迟到3. 3.手机保持关机或者静音手机保持关机或者静音手机保持关机或者静音手机保持关机或者静音4. 4.上课期间严禁饮食、聊天上课期间严禁饮食、聊天上课期间严禁饮食、聊天上课期间严禁饮食、聊天 材料力学第一课材料力学第一课考试、考核方法 1. 1.期末考试成绩期末考试成绩期末考试成绩期末考试成绩 7070 2. 2.平时成绩平时成绩平时成绩平时成绩 3030

4、3. 3. 4. 4. 平时作业平时作业平时作业平时作业 2020 （严禁抄作业）（严禁抄作业）（严禁抄作业）（严禁抄作业）5. 5. 实验实验实验实验 10106. 6. 7. 7.每周五上课之前交上一周作业，过时不收每周五上课之前交上一周作业，过时不收每周五上课之前交上一周作业，过时不收每周五上课之前交上一周作业，过时不收! !8. 8. 我的联系方式：我的联系方式：Email: yicheng_Office: HE206材料力学第一课材料力学第一课任何时候欢迎来办公室答疑任何时候欢迎来办公室答疑材料力学材料力学第一章第一章 绪论绪论材料力学第材料力学第1章章 绪论绪论本课程的目的：本课程

5、的目的：具有将常用构件简化为力学计算简图的能力具有将常用构件简化为力学计算简图的能力掌握材料力学的基本假设、研究方法、基本理掌握材料力学的基本假设、研究方法、基本理论及其适用范围论及其适用范围能熟练对杆件进行强度、刚度和稳定性计算和能熟练对杆件进行强度、刚度和稳定性计算和分析分析 掌握材料力学性能实验的基本方法掌握材料力学性能实验的基本方法材料力学第材料力学第1章章 绪论绪论1. 概述概述 材料力学的任务材料力学的任务 变形固体的性质及基本假定变形固体的性质及基本假定 理想化模型理想化模型 材料力学的研究对象材料力学的研究对象 杆件变形的基本形式杆件变形的基本形式2. 基本概念基本概念 外力与

6、内力外力与内力 应力应力 应变应变 胡克定律胡克定律 （Hookes lawHookes law）材料力学第材料力学第1章章 绪论绪论材料力学的任务材料力学的任务材料力学第材料力学第1章章 绪论绪论自然和工程实际中各种各样自然和工程实际中各种各样的结构物和机械（如机床、的结构物和机械（如机床、起重机、建筑物等）都是由起重机、建筑物等）都是由许多许多基本元件基本元件组成的（如梁、组成的（如梁、柱、轴、板、齿轮等）柱、轴、板、齿轮等）这些基本元件称为结构的这些基本元件称为结构的构件构件或机器的或机器的零件零件 材料力学的任务材料力学的任务材料力学第材料力学第1章章 绪论绪论结构物、机器安全正常工作

7、结构物、机器安全正常工作的前提是充分认识和了解其的前提是充分认识和了解其材料的力学性能材料的力学性能。因此，。因此，材材料力学是众多工程学科的基料力学是众多工程学科的基础础整体结构安全的基础是各个整体结构安全的基础是各个构件、零件应具有足够的构件、零件应具有足够的承承受荷载（即外力）的能力受荷载（即外力）的能力简称为简称为承载能力承载能力 材料力学的任务材料力学的任务材料力学材料力学是研究和分析各种是研究和分析各种构件承载能力构件承载能力的学的学科之一科之一在材料力学中，对构件在材料力学中，对构件承载能力（力学性能）承载能力（力学性能）的研究包含以下三个方面的内容：的研究包含以下三个方面的内容

8、：强度强度在载荷作用下构件不致于发生破坏（断在载荷作用下构件不致于发生破坏（断裂、屈服），即裂、屈服），即构件抵抗破坏的能力构件抵抗破坏的能力刚度刚度构件的变形不能超过工程上允许的范围，构件的变形不能超过工程上允许的范围，即即构件抵抗变形的能力构件抵抗变形的能力稳定性稳定性构件的原有平衡应保持为稳定平衡，构件的原有平衡应保持为稳定平衡，即即构件保持原有平衡状态的能力构件保持原有平衡状态的能力材料力学第材料力学第1章章 绪论绪论 材料力学的任务材料力学的任务强度强度强度强度 构件受力后不发生破坏或不产生不可恢复的变形构件受力后不发生破坏或不产生不可恢复的变形构件受力后不发生破坏或不产生不可恢复的

9、变形构件受力后不发生破坏或不产生不可恢复的变形录录音音磁磁带带桥桥梁梁的的钢钢索索、桥桥面面、立立柱柱等等材料力学第材料力学第1章章 绪论绪论 材料力学的任务材料力学的任务强度强度强度强度 构件受力后不发生破坏或不产生不可恢复的变形构件受力后不发生破坏或不产生不可恢复的变形构件受力后不发生破坏或不产生不可恢复的变形构件受力后不发生破坏或不产生不可恢复的变形地地震震中中桩桩的的破破坏坏（断断裂裂）水水库库大大坝坝材料力学第材料力学第1章章 绪论绪论 材料力学的任务材料力学的任务强度强度强度强度 构件受力后不发生破坏或不产生不可恢复的变形构件受力后不发生破坏或不产生不可恢复的变形构件受力后不发生破

10、坏或不产生不可恢复的变形构件受力后不发生破坏或不产生不可恢复的变形结构的破坏（屈服）结构的破坏（屈服）材料力学第材料力学第1章章 绪论绪论 材料力学的任务材料力学的任务强度强度强度强度 构件受力后不发生破坏或不产生不可恢复的变形构件受力后不发生破坏或不产生不可恢复的变形构件受力后不发生破坏或不产生不可恢复的变形构件受力后不发生破坏或不产生不可恢复的变形风风载载下下桥桥的的破破坏坏Tacoma Damage (1940, USA)Tacoma Damage (1940, USA)桥梁的风致振动桥梁的风致振动桥梁的风致振动桥梁的风致振动材料力学第材料力学第1章章 绪论绪论 材料力学的任务材料力学的

11、任务刚度刚度 构件的变形不能超过工程上允许的范围构件的变形不能超过工程上允许的范围 机械加工用的钻床的立柱，如果机械加工用的钻床的立柱，如果强度不够，就会折断强度不够，就会折断(断裂断裂)或折弯或折弯(塑塑性变形性变形)；如果刚度不够，钻床立柱即；如果刚度不够，钻床立柱即使不发生断裂或者折弯，也会产生过使不发生断裂或者折弯，也会产生过大弹性变形（图中虚线所示为夸大的大弹性变形（图中虚线所示为夸大的弹性变形），从而影响钻孔的精度，弹性变形），从而影响钻孔的精度，甚至产生振动，影响钻床的在役寿命。甚至产生振动，影响钻床的在役寿命。 材料力学第材料力学第1章章 绪论绪论 材料力学的任务材料力学的任务

12、刚度刚度 构件的变形不能超过工程上允许的范围构件的变形不能超过工程上允许的范围桥桥桥桥面面面面的的的的刚刚刚刚度度度度材料力学第材料力学第1章章 绪论绪论 材料力学的任务材料力学的任务刚度刚度 构件的变形不能超过工程上允许的范围构件的变形不能超过工程上允许的范围轴的刚度轴的刚度轴的刚度轴的刚度材料力学第材料力学第1章章 绪论绪论 材料力学的任务材料力学的任务稳定性稳定性构件的原有平衡应保持为稳定平衡构件的原有平衡应保持为稳定平衡受受压压杆杆件件的的稳稳定定性性材料力学第材料力学第1章章 绪论绪论 材料力学的任务材料力学的任务稳定性稳定性构件的原有平衡应保持为稳定平衡构件的原有平衡应保持为稳定平

13、衡塔吊中的稳定性塔吊中的稳定性塔吊中的稳定性塔吊中的稳定性材料力学第材料力学第1章章 绪论绪论 材料力学的任务材料力学的任务稳定性稳定性构件的原有平衡应保持为稳定平衡构件的原有平衡应保持为稳定平衡高速行驶的火车的稳定性材料力学第材料力学第1章章 绪论绪论 材料力学的任务材料力学的任务稳定性稳定性构件的原有平衡应保持为稳定平衡构件的原有平衡应保持为稳定平衡强强强强度度度度、刚刚刚刚度度度度、稳稳稳稳定定定定性性性性问问问问题题题题材料力学第材料力学第1章章 绪论绪论 材料力学的任务材料力学的任务材料力学的任务：材料力学的任务：在保证构件安全可靠的前提下，在保证构件安全可靠的前提下，为构件选择适当

14、的材料为构件选择适当的材料确定合理的尺寸、形状确定合理的尺寸、形状提供必要的理论基础和计算方法提供必要的理论基础和计算方法由于构件的强度、刚度和稳定性问题的分析都涉由于构件的强度、刚度和稳定性问题的分析都涉由于构件的强度、刚度和稳定性问题的分析都涉由于构件的强度、刚度和稳定性问题的分析都涉及到材料的变形特征。因此，材料力学中的构件都是及到材料的变形特征。因此，材料力学中的构件都是及到材料的变形特征。因此，材料力学中的构件都是及到材料的变形特征。因此，材料力学中的构件都是变形体变形体变形体变形体，这是，这是，这是，这是材料力学材料力学材料力学材料力学和和和和理论力学理论力学理论力学理论力学的本质

15、区别的本质区别的本质区别的本质区别材料力学第材料力学第1章章 绪论绪论 材料力学的任务材料力学的任务Paper produces Paper produces large deformationlarge deformationPaper after foldedPaper after foldedA Appropriate dimensions ppropriate dimensions and configurationand configuration材料力学第材料力学第1章章 绪论绪论 材料力学的任务材料力学的任务设计原则设计原则 一般情况下，对于某一具体构件，强度、刚一般情况下，对于

16、某一具体构件，强度、刚度和稳定性这三个方面，只有一个方面是主度和稳定性这三个方面，只有一个方面是主要的，从而，要的，从而，只需解决这个主要方面的矛盾只需解决这个主要方面的矛盾对于某些特殊结构，可能这三个方面都必须对于某些特殊结构，可能这三个方面都必须详细研究、设计，以保证结构的正常工作详细研究、设计，以保证结构的正常工作材料力学第材料力学第1章章 绪论绪论 材料力学的任务材料力学的任务材料力学第材料力学第1章章 绪论绪论材料力学的发展简史材料力学的发展简史材料力学的发展简史材料力学的发展简史“科学的发生和发展，一开始就由生产决科学的发生和发展，一开始就由生产决定的定的”恩格斯恩格斯“力学是现代

17、工业的基础力学是现代工业的基础”马克思马克思在材料力学建立和发展的历史中，在材料力学建立和发展的历史中，始终伴始终伴随着理论分析、实验研究和工程实践的紧随着理论分析、实验研究和工程实践的紧密结合密结合材料力学第材料力学第1章章 绪论绪论 材料力学的发展简史材料力学的发展简史材料力学第材料力学第1章章 绪论绪论 材料力学的发展简史材料力学的发展简史在古代建筑中，没有严格的科学理论。只是在古代建筑中，没有严格的科学理论。只是在长期生产实践中，对构件承力的性质积累在长期生产实践中，对构件承力的性质积累了一些定性或较粗浅的定量认识了一些定性或较粗浅的定量认识例如，从圆木中截取矩形截面的木梁时，当例如，

18、从圆木中截取矩形截面的木梁时，当高宽比为高宽比为3 2时最为经济（时最为经济（材料力学的结论材料力学的结论为为1.414:1）秦代建造的都江堰，充分利用了岩石的秦代建造的都江堰，充分利用了岩石的热胀热胀冷缩冷缩、卵石的、卵石的抗压性抗压性和楠竹的良好和楠竹的良好抗拉性抗拉性 古人的感性认识古人的感性认识都江堰水利工程都江堰水利工程 北京天坛祈年殿北京天坛祈年殿材料力学第材料力学第1章章 绪论绪论 材料力学的发展简史材料力学的发展简史材料力学第材料力学第1章章 绪论绪论 材料力学的发展简史材料力学的发展简史随着工业的发展，在船舶、大型建筑工程等的随着工业的发展，在船舶、大型建筑工程等的建造中所碰

19、到的问题日益复杂，单凭经验已无建造中所碰到的问题日益复杂，单凭经验已无法解决法解决在对构件强度和刚度长期定量研究的基础上，在对构件强度和刚度长期定量研究的基础上，逐渐形成了逐渐形成了材料力学学科材料力学学科意大利科学家意大利科学家伽利略（伽利略（Galileo，15641642）为解决建造船舶和水闸所需的梁的尺寸为解决建造船舶和水闸所需的梁的尺寸问题，于问题，于1638年首次提出梁的强度计算公式，年首次提出梁的强度计算公式，出版了世界上第一本材料力学教本出版了世界上第一本材料力学教本两门新的两门新的科学科学材料力学第材料力学第1章章 绪论绪论 材料力学的发展简史材料力学的发展简史两门新的科学（

20、两门新的科学（1638） 材料力学第材料力学第1章章 绪论绪论 材料力学的发展简史材料力学的发展简史材料力学第材料力学第1章章 绪论绪论 材料力学的发展简史材料力学的发展简史受受受受力力力力分分分分析析析析（有有误误）材料力学第材料力学第1章章 绪论绪论 材料力学的发展简史材料力学的发展简史英国科学家英国科学家胡克胡克( (Robert Hooke，16351703) )在在16781678年发表了根据弹簧实验观察所得年发表了根据弹簧实验观察所得的的 “ “力与变形成正比力与变形成正比”这一重要物理定律这一重要物理定律（即（即胡克定律胡克定律），奠定了材料力学的科学基础），奠定了材料力学的科学

21、基础从从18世纪起，材料力学开始沿着科学理论的方世纪起，材料力学开始沿着科学理论的方向发展向发展材料力学第材料力学第1章章 绪论绪论 材料力学的发展简史材料力学的发展简史 Hooke胡胡胡胡克克克克“弹弹弹弹簧簧簧簧实实实实验验验验”装装装装置置置置 材料力学第材料力学第1章章 绪论绪论 材料力学的发展简史材料力学的发展简史此后瑞士的数学家、力学家此后瑞士的数学家、力学家欧拉（欧拉（L. Euler, 17071783）、法国的科学家、法国的科学家泊松（泊松（S. D. Poisson,17811840）、法国的力学家、法国的力学家圣维圣维南（南（Saint-Venant,17971886）、

22、法国的力、法国的力学家工程师学家工程师纳维埃（纳维埃（Navier 17851838）等等都对弯曲理论、扭转理论、稳定理论以及材料都对弯曲理论、扭转理论、稳定理论以及材料实验作出卓越的贡献，丰富、发展和完善了材实验作出卓越的贡献，丰富、发展和完善了材料力学这门学科料力学这门学科 材料力学第材料力学第1章章 绪论绪论 材料力学的发展简史材料力学的发展简史EulerEuler力学家欧拉（力学家欧拉（力学家欧拉（力学家欧拉（L. Euler, 1707L. Euler, 170717831783）对弹性线的研究）对弹性线的研究）对弹性线的研究）对弹性线的研究材料力学第材料力学第1章章 绪论绪论 材料

23、力学的发展简史材料力学的发展简史近代工业、高速车辆、飞机、大型机械以及铁近代工业、高速车辆、飞机、大型机械以及铁路桥梁等的出现，使减轻构件的自重成为亟待路桥梁等的出现，使减轻构件的自重成为亟待解决的问题解决的问题随着冶金工业的发展，新的高强度金属（如钢随着冶金工业的发展，新的高强度金属（如钢和铝合金等）逐渐成为主要的工程材料，从而和铝合金等）逐渐成为主要的工程材料，从而使薄型和细长型构件大量被采用使薄型和细长型构件大量被采用这类构件的失稳破坏屡有发生，引起工程界的这类构件的失稳破坏屡有发生，引起工程界的重视，从而成为构件刚度和稳定性理论发展的重视，从而成为构件刚度和稳定性理论发展的推动力推动力

24、材料力学第材料力学第1章章 绪论绪论 材料力学的发展简史材料力学的发展简史由于超高强度材料和焊接结构的广泛应用，循由于超高强度材料和焊接结构的广泛应用，循环载荷下的低应力环载荷下的低应力脆断脆断和和疲劳疲劳事故又成为新的事故又成为新的研究课题，促使这方面研究迅速发展研究课题，促使这方面研究迅速发展这些问题的研究使得力学的分工越来越细，出这些问题的研究使得力学的分工越来越细，出现了更多的以材料力学、结构力学、弹性力学现了更多的以材料力学、结构力学、弹性力学和塑性力学为基础的固体力学分支和塑性力学为基础的固体力学分支材料力学第材料力学第1章章 绪论绪论 材料力学的发展简史材料力学的发展简史TIMO

25、SHENKOTIMOSHENKO铁摩辛柯教授的专著铁摩辛柯教授的专著铁摩辛柯教授的专著铁摩辛柯教授的专著 材料力学第材料力学第1章章 绪论绪论 材料力学的发展简史材料力学的发展简史von Karmanvon Karman钱学森教授钱学森教授钱学森教授钱学森教授材料力学第材料力学第1章章 绪论绪论 材料力学的发展简史材料力学的发展简史地质力学家李四光教授地质力学家李四光教授地质力学家李四光教授地质力学家李四光教授钱伟长教授钱伟长教授钱伟长教授钱伟长教授随着生产的发展和科学的进步，材料力学的研随着生产的发展和科学的进步，材料力学的研究内容不断深化、研究范围不断扩大究内容不断深化、研究范围不断扩大目

26、前，材料力学的主要研究领域为目前，材料力学的主要研究领域为薄壁结构的应用及其力学性能薄壁结构的应用及其力学性能预应力结构的应用预应力结构的应用新型材料的力学性质及其应用（如聚合物、合成新型材料的力学性质及其应用（如聚合物、合成橡胶、高强度合金、纳米材料等）橡胶、高强度合金、纳米材料等）多孔材料结构的力学行为多孔材料结构的力学行为材料力学第材料力学第1章章 绪论绪论 材料力学的发展简史材料力学的发展简史A bike frame A bike frame is made of is made of thin-walled thin-walled steel pipessteel pipes材料力学

27、第材料力学第1章章 绪论绪论 材料力学的发展简史材料力学的发展简史如：纳米力学如：纳米力学纳米微机械纳米微机械生物探针生物探针纳米材料制成的齿轮纳米材料制成的齿轮纳米材料制成的齿轮纳米材料制成的齿轮生生生生物物物物探探探探针针针针的的的的纳纳纳纳米米米米力力力力学学学学行行行行为为为为材料力学第材料力学第1章章 绪论绪论 材料力学的发展简史材料力学的发展简史材料力学第材料力学第1章章 绪论绪论变形固体的性质及基本假定变形固体的性质及基本假定 理想化模型理想化模型材料力学第材料力学第1章章 绪论绪论 变形固体的基本假设变形固体的基本假设通常，在荷载作用下，固体的形状和尺寸通常，在荷载作用下，固体

28、的形状和尺寸都发生改变，这种现象称为都发生改变，这种现象称为固体变形固体变形，这，这些材料称为些材料称为可变形固体可变形固体材料力学是研究材料力学是研究可变形固体力学行为可变形固体力学行为的学的学科之一，而理论力学研究的是科之一，而理论力学研究的是刚体力学刚体力学材料力学第材料力学第1章章 绪论绪论 变形固体的基本假设变形固体的基本假设 刚刚体体与与变变形形体体模模型型材料力学第材料力学第1章章 绪论绪论 变形固体的基本假设变形固体的基本假设刚刚 体体F F F FF F F F材料力学第材料力学第1章章 绪论绪论 变形固体的基本假设变形固体的基本假设变变 形形 体体F F F FF F F

29、F材料力学第材料力学第1章章 绪论绪论 变形固体的基本假设变形固体的基本假设实际材料的物质结构是各不相同的实际材料的物质结构是各不相同的金属金属具有晶体结构具有晶体结构塑料塑料具有长链分子结构具有长链分子结构玻璃玻璃由排列规则的硅原子和氧原子组成由排列规则的硅原子和氧原子组成微观上，它们的共同特征为微观上，它们的共同特征为物质结构都具有不同程度的物质结构都具有不同程度的孔隙孔隙可能含有可能含有杂质杂质等缺陷等缺陷材料力学第材料力学第1章章 绪论绪论 变形固体的基本假设变形固体的基本假设灰口铸铁的显微组织灰口铸铁的显微组织灰口铸铁的显微组织灰口铸铁的显微组织球墨铸铁的显微组织球墨铸铁的显微组织球

30、墨铸铁的显微组织球墨铸铁的显微组织材料力学第材料力学第1章章 绪论绪论 变形固体的基本假设变形固体的基本假设普通钢材的显微组织普通钢材的显微组织普通钢材的显微组织普通钢材的显微组织优质钢材的显微组织优质钢材的显微组织优质钢材的显微组织优质钢材的显微组织材料力学第材料力学第1章章 绪论绪论 变形固体的基本假设变形固体的基本假设不同成分的纳米复合陶瓷的显微组织不同成分的纳米复合陶瓷的显微组织不同成分的纳米复合陶瓷的显微组织不同成分的纳米复合陶瓷的显微组织材料力学第材料力学第1章章 绪论绪论 变形固体的基本假设变形固体的基本假设高分子材料高分子材料高分子材料高分子材料 微观结构微观结构微观结构微观结

31、构材料力学第材料力学第1章章 绪论绪论 变形固体的基本假设变形固体的基本假设变形固体的三个主要基本假定变形固体的三个主要基本假定连续性假定连续性假定均匀性假定均匀性假定各向同性假定各向同性假定材料力学第材料力学第1章章 绪论绪论 变形固体的基本假设变形固体的基本假设连续性假定连续性假定假设物体在其整个体积内充假设物体在其整个体积内充满物质，毫无孔隙，其结构是满物质，毫无孔隙，其结构是密实的密实的微观不连续微观不连续 宏观连续宏观连续 材料力学第材料力学第1章章 绪论绪论 变形固体的基本假设变形固体的基本假设均匀性假定均匀性假定假设物体内任意部分的单元体假设物体内任意部分的单元体具有相同的力学性

32、质具有相同的力学性质在统计平均的意义下，认为物体各个部分的力学性在统计平均的意义下，认为物体各个部分的力学性质是相同的质是相同的微观不均匀微观不均匀 宏观均匀宏观均匀 材料力学第材料力学第1章章 绪论绪论 变形固体的基本假设变形固体的基本假设各向同性假定各向同性假定假设物质材料沿各个方假设物质材料沿各个方向的力学性质相同向的力学性质相同对于某些材料（如金属），就其微粒（单个晶粒）对于某些材料（如金属），就其微粒（单个晶粒）而言，其力学性质是有方向的而言，其力学性质是有方向的在微粒排列是随机的条件下，按统计平均的观点，在微粒排列是随机的条件下，按统计平均的观点，材料中取出的单元体在各个方向呈现相

33、同的力学性材料中取出的单元体在各个方向呈现相同的力学性质质现实世界中，存在着大量非各向同性（即现实世界中，存在着大量非各向同性（即各向各向异性异性）的材料，如木材、岩石、还氧树脂碳纤）的材料，如木材、岩石、还氧树脂碳纤维等维等材料力学第材料力学第1章章 绪论绪论 变形固体的基本假设变形固体的基本假设 除上述基本假设外，材料力学分析中常用除上述基本假设外，材料力学分析中常用的另一个假定为的另一个假定为小变形假设小变形假设如果构件的变形与其形状尺寸相比是很小如果构件的变形与其形状尺寸相比是很小的，则称这类变形称为的，则称这类变形称为小变形小变形在这类变形中，构件的位移（小位移）和应在这类变形中，构

34、件的位移（小位移）和应变都很小。因此，可在未变形的构形中计算变都很小。因此，可在未变形的构形中计算静力平衡问题，从而简化问题的分析静力平衡问题，从而简化问题的分析材料力学第材料力学第1章章 绪论绪论 变形固体的基本假设变形固体的基本假设例如：两铰接直杆的拉伸例如：两铰接直杆的拉伸例如：两铰接直杆的拉伸例如：两铰接直杆的拉伸例如：梁的弯曲例如：梁的弯曲例如：梁的弯曲例如：梁的弯曲FDD材料力学第材料力学第1章章 绪论绪论 变形固体的基本假设变形固体的基本假设在工程中，除特定的目的和用途，一般情况下，在工程中，除特定的目的和用途，一般情况下，构件的变形都限制在弹性范围内，因此，常用的构件的变形都限

35、制在弹性范围内，因此，常用的另一假定为另一假定为弹性假设弹性假设弹性弹性和和塑性塑性变形变形 物体在外荷载作用下发生变形，当外荷物体在外荷载作用下发生变形，当外荷载卸除后，如果材料能恢复其原有的形状，载卸除后，如果材料能恢复其原有的形状，这种变形称为这种变形称为弹性变形弹性变形，否则称为，否则称为塑性变形塑性变形材料力学第材料力学第1章章 绪论绪论 变形固体的基本假设变形固体的基本假设弹性变形弹性变形（可恢复性）（可恢复性） 海绵海绵沥青沥青p 塑性变形塑性变形( (不可恢复性）不可恢复性）材料力学第材料力学第1章章 绪论绪论 变形固体的基本假设变形固体的基本假设构件的变形分为两类：构件的变形

36、分为两类：弹性变形弹性变形外力解除后可恢复的变形外力解除后可恢复的变形塑性变形塑性变形（残余变形残余变形）外力解除后不能外力解除后不能恢复的变形恢复的变形材料在弹性变形范围内不存在塑性变形材料在弹性变形范围内不存在塑性变形材料在发生塑性变形时，通常含有弹性变形材料在发生塑性变形时，通常含有弹性变形材料力学第材料力学第1章章 绪论绪论 变形固体的基本假设变形固体的基本假设一段直钢丝的弯曲一段直钢丝的弯曲卸除荷载后卸除荷载后塑性挠度塑性挠度D Dp p弹性挠度弹性挠度D De e= =D-DD-Dp pP施加荷载施加荷载施加荷载施加荷载 弹性变形弹性变形塑性变形塑性变形材料力学第材料力学第1章章

37、绪论绪论材料力学的研究对象材料力学的研究对象材料力学第材料力学第1章章 绪论绪论材料力学的研究对象材料力学的研究对象工程中的构件，形状多种多样，按照其几何特工程中的构件，形状多种多样，按照其几何特征，一般可分为征，一般可分为杆件杆件和和板件板件杆件杆件 指其一个方向的尺寸远大于其它两个指其一个方向的尺寸远大于其它两个方向尺寸的构件方向尺寸的构件q杆件的形状和尺寸由其轴线与横截面确定杆件的形状和尺寸由其轴线与横截面确定杆件的形状和尺寸由其轴线与横截面确定杆件的形状和尺寸由其轴线与横截面确定轴线轴线轴线轴线是指通过横截面形心的线段是指通过横截面形心的线段是指通过横截面形心的线段是指通过横截面形心的

38、线段横截面横截面横截面横截面是指与杆件轴线方向垂直的截面是指与杆件轴线方向垂直的截面是指与杆件轴线方向垂直的截面是指与杆件轴线方向垂直的截面轴线轴线横截面横截面材料力学第材料力学第1章章 绪论绪论材料力学的研究对象材料力学的研究对象杆件的分类杆件的分类杆杆件件直杆直杆曲杆曲杆等截面直杆等截面直杆变截面直杆变截面直杆等截面曲杆等截面曲杆变截面曲杆变截面曲杆材料力学第材料力学第1章章 绪论绪论材料力学的研究对象材料力学的研究对象材料力学研究的主要对象为材料力学研究的主要对象为杆件杆件，即一维结构，并且，通常研究即一维结构，并且，通常研究等截等截面直杆面直杆材料力学第材料力学第1章章 绪论绪论材料力

39、学的研究对象材料力学的研究对象另外，材料力学也研究另外，材料力学也研究简单壳体简单壳体，如液压缸的，如液压缸的气缸、薄壁锅炉的筒体，这类结构称之为气缸、薄壁锅炉的筒体，这类结构称之为薄壁薄壁结构结构材料力学第材料力学第1章章 绪论绪论杆件变形的基本形式杆件变形的基本形式材料力学第材料力学第1章章 绪论绪论杆件变形的基本形式杆件变形的基本形式可以证明，对于小变形、线弹性的杆件，其一可以证明，对于小变形、线弹性的杆件，其一般变形可由如下般变形可由如下四种基本变形形式四种基本变形形式组合而成组合而成拉伸、压缩变形拉伸、压缩变形剪切变形剪切变形扭转变形扭转变形弯曲变形弯曲变形材料力学第材料力学第1章章

40、 绪论绪论杆件变形的基本形式杆件变形的基本形式拉伸或压缩拉伸或压缩拉伸或压缩拉伸或压缩（tension or compressiontension or compression） 当当杆杆件件两两端端承承受受沿沿轴轴线线方方向向的的拉拉力力或或压压力力载载荷荷时时，杆杆件将产生轴向伸长或压缩变形。件将产生轴向伸长或压缩变形。材料力学第材料力学第1章章 绪论绪论杆件变形的基本形式杆件变形的基本形式剪切剪切剪切剪切(shearing) (shearing) 在在平平行行于于杆杆横横截截面面的的两两个个相相距距很很近近的的平平面面内内，方方向向相相对对地地作作用用着着两两个个横横向向力力，当当这这两

41、两个个力力相相互互错错动动并并保保持持二二者者之之间间的的距距离离不不变变时时，杆杆件件将将产产生生剪剪切切变形变形 。材料力学第材料力学第1章章 绪论绪论杆件变形的基本形式杆件变形的基本形式Grand Canyon大自然的剪切效应大自然的剪切效应材料力学第材料力学第1章章 绪论绪论杆件变形的基本形式杆件变形的基本形式扭转扭转扭转扭转(torsion) (torsion) 当当作作用用在在杆杆件件上上的的力力组组成成作作用用在在垂垂直直于于杆杆轴轴平平面面内内的的力力偶偶T时时，杆杆件件将将产产生生扭扭转转变变形形，即即杆杆件件的的横横截截面面绕绕其其轴轴相互转动相互转动 。变形前位置变形前位

42、置变形后位置变形后位置材料力学第材料力学第1章章 绪论绪论杆件变形的基本形式杆件变形的基本形式弯曲弯曲弯曲弯曲(bending) (bending) 当当外外加加力力偶偶M或或外外力力作作用用于于与与杆杆件件垂垂直直的的纵纵向向平平面面内内时时，杆件将发生弯曲变形，其轴线将变成曲线。杆件将发生弯曲变形，其轴线将变成曲线。 材料力学第材料力学第1章章 绪论绪论材料力学（单辉祖主编）材料力学（刘鸿文主编） 材料力学（叶开沅主编） 材料力学（铁摩辛柯著）Mechanics of Materials（James M. Gere著）材料力学解题指导及习题集（清华大学材料力学教研室）材料力学学习指导（范钦

43、珊） 参考数目参考数目材料力学第材料力学第1章章 绪论绪论2. 基本概念基本概念 外力与内力外力与内力 应力应力 应变应变 胡（虎）克定律胡（虎）克定律 （Hookes lawHookes law）材料力学第材料力学第1章章 绪论绪论外力和内力外力和内力材料力学第材料力学第1章章 绪论绪论外力和内力外力和内力外力外力 其他构件和物体作用在所研究对象上的力其他构件和物体作用在所研究对象上的力按作用方式按作用方式表面力表面力体积力体积力按分布情况按分布情况分布力分布力集中力集中力随时间变化？随时间变化？静载荷静载荷动载荷动载荷材料力学第材料力学第1章章 绪论绪论外力和内力外力和内力内力：内力： 当

44、物体受到外力作用而变形时，物体内部各质点当物体受到外力作用而变形时，物体内部各质点的相对位置将发生变化，从而导致构件内部相邻两部的相对位置将发生变化，从而导致构件内部相邻两部分之间产生相互作用力。分之间产生相互作用力。 由于内力是物体内部的力，由于内力是物体内部的力，只有将物体假想地截开，并只有将物体假想地截开，并将其显示地表现出来，才能将其显示地表现出来，才能确定内力的大小及其方向确定内力的大小及其方向材料力学第材料力学第1章章 绪论绪论外力和内力外力和内力内力内力 由于外力作用，构件内部相连部分之间的相互作用力由于外力作用，构件内部相连部分之间的相互作用力杆件要平衡，则外力须平衡杆件要平衡

45、，则外力须平衡杆件要平衡，外力须与内力平衡杆件要平衡，外力须与内力平衡材料力学第材料力学第1章章 绪论绪论外力和内力外力和内力几种内力？几种内力？轴力轴力 作用线垂直所切横截面作用线垂直所切横截面 并通过形心的内力分量并通过形心的内力分量 （与杆件轴线重合）（与杆件轴线重合）弯矩弯矩 矢量位于所切横截面的矢量位于所切横截面的 内力偶矩分量内力偶矩分量剪力剪力 作用线位于所切横截面的作用线位于所切横截面的 内力分量内力分量扭矩扭矩 矢量沿轴线的内力偶矩分量矢量沿轴线的内力偶矩分量将杆件假想的切开以显示内力，根据平衡由外力确定内力将杆件假想的切开以显示内力，根据平衡由外力确定内力的方法，称为的方法

46、，称为截面法截面法。材料力学第材料力学第1章章 绪论绪论外力和内力外力和内力内力主矢和内力主矩的分解内力主矢和内力主矩的分解 材料力学第材料力学第1章章 绪论绪论外力和内力外力和内力例例1：图示杆件，两端承受载荷：图示杆件，两端承受载荷F 作用，试分析横截面作用，试分析横截面m-m上的内力。上的内力。 ?材料力学第材料力学第1章章 绪论绪论外力和内力外力和内力例例2：图示悬臂梁，自由端承受集中力：图示悬臂梁，自由端承受集中力F，试分析横截，试分析横截面面m-m上的内力分量。上的内力分量。先分析截面右端杆件先分析截面右端杆件再分析截面左端杆件再分析截面左端杆件材料力学第材料力学第1章章 绪论绪论

47、应应 力力材料力学第材料力学第1章章 绪论绪论应力应力应力应力 内力内力的的分布集度分布集度当当 趋近于趋近于0时，该点处平均应时，该点处平均应力的极限值：力的极限值：称为该点的称为该点的应力应力或或总应力总应力。正应力，沿截面法向的应力分量正应力，沿截面法向的应力分量切应力，沿截面切向的应力分量切应力，沿截面切向的应力分量应力：描述某一点处单位面积上力的大小，单位为应力：描述某一点处单位面积上力的大小，单位为N/m2材料力学第材料力学第1章章 绪论绪论应力应力一点处应力状态的表示一点处应力状态的表示单向应力状态单向应力状态纯剪切纯剪切材料力学第材料力学第1章章 绪论绪论应力应力切应力互等定理

48、：切应力互等定理：相互正交的两截面上，切应力数值相等，方向相向或背离相互正交的两截面上，切应力数值相等，方向相向或背离材料力学第材料力学第1章章 绪论绪论应应 变变材料力学第材料力学第1章章 绪论绪论应变应变 x x x x xxx +(x)正应变：正应变：微元棱边单位长度的改变量微元棱边单位长度的改变量切应变：切应变：微元相邻棱边所夹直角的改变量微元相邻棱边所夹直角的改变量 材料力学第材料力学第1章章 绪论绪论应变应变例例3：图示板件：图示板件ABCD，变形如虚线所示。求棱边，变形如虚线所示。求棱边AB与与AD的平均正应变以及的平均正应变以及A点处直角点处直角BAD的切应变。的切应变。解：解：棱边棱边AB长度未改变，故长度未改变，故棱边棱边AD长度改变量为：长度改变量为：棱边棱边AD平均正应变：平均正应变：直角直角BAD的切应变：的切应变：课后作业课后作业材料力学第材料力学第1章章 绪论绪论1-31-61-4 (选做选做)The end!谢谢大家！谢谢大家！材料力学第材料力学第1章章 绪论绪论