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1、第一章第一章 绪论绪论一、材料力学的任务一、材料力学的任务ABDCBCDCAB问题问题对于对于BC杆杆a） BC杆杆是否有足够的强度承受载荷？是否有足够的强度承受载荷？b） BC杆杆是否会产生过度的偏转和下垂？将产生是否会产生过度的偏转和下垂？将产生多大的变形？多大的变形？c） 如果对如果对BC杆杆进行设计，应选择怎样的截面形状进行设计，应选择怎样的截面形状和尺寸，才能使杆件既安全（既不产生破坏又不产和尺寸，才能使杆件既安全（既不产生破坏又不产生过大的变形）又经济？生过大的变形）又经济？对于其余杆件也不能忽视对于其余杆件也不能忽视BCW1W2 研究组成塔吊的每一根杆件的受力以及受力以后是否会研
2、究组成塔吊的每一根杆件的受力以及受力以后是否会产生破坏或者选择怎样的截面形状、尺寸和材料。产生破坏或者选择怎样的截面形状、尺寸和材料。 材材料料力力学学是是工工程程设设计计的的重重要要组组成成部部分分，而而一一个个工工程程结结构构的的设设计计包包括括确确定定构构件件的的合合适适尺尺寸寸，以以确确保保它它能能承承受受一一定定的的载载荷荷作作用用，既既不不 产产 生生断断 裂裂 破破 坏坏又又 不不 产产 生生过过 大大 的的 变变 形形。强度强度 ：构件在外力作用下抵抗破坏的能构件在外力作用下抵抗破坏的能 力（牢不牢的问题）。力（牢不牢的问题）。破坏破坏显著的塑性变形和断裂显著的塑性变形和断裂。
3、承载能力承载能力构件承受载荷的能力。构件承受载荷的能力。1、强度、强度2、刚度、刚度3、稳定性、稳定性F1F3F2F4F5F6强强度度问问题题 强强度度问问题题强强度度问问题题刚度：刚度： 构件在外力作用下抵抗变形的能力构件在外力作用下抵抗变形的能力 （变形大不大的问题）（变形大不大的问题）刚度大，变形小；刚度小，变形大。刚度大，变形小；刚度小，变形大。刚刚度度问问题题钻头钻头刚刚度度问问题题机械臂机械臂机械手机械手强强度度问问题题、刚刚度度问问题题稳定性：稳定性：构件在外力作用下保持其原有平衡状态构件在外力作用下保持其原有平衡状态 的能力（是否会弯折的问题）。的能力（是否会弯折的问题）。稳定
4、性主要是针对稳定性主要是针对细长的压杆细长的压杆而言的。例如：而言的。例如：PP稳稳定定问问题题千斤顶千斤顶脚脚 手手 架架稳稳定定性性问问题题脚手架失稳坍塌脚手架失稳坍塌 具体地说，具体地说，材料力学的任务材料力学的任务是研是研究构件受力以后的变形和破坏的规律，究构件受力以后的变形和破坏的规律，为设计构件提供强度、刚度和稳定性为设计构件提供强度、刚度和稳定性的计算依据，力求使设计的构件既经的计算依据，力求使设计的构件既经济又安全、适用。济又安全、适用。 二、材料力学的研究二、材料力学的研究 对象及其基本假设对象及其基本假设静力学：刚体静力学：刚体刚刚 体体FFF FF F F FFFF FF
5、 F F F变变 形形 体体FFF FF F F F材料力学的材料力学的研究对象研究对象：变形固体变形固体 注意：注意：刚体模型适用的概念、原刚体模型适用的概念、原理、方法，在研究变形体模型的内部理、方法，在研究变形体模型的内部效应（变形）时不适用。诸如：效应（变形）时不适用。诸如：力和力和力偶的可传递性原理、力的分解和合力偶的可传递性原理、力的分解和合成原理等。成原理等。讨讨 论论 请判断下列简化在什么情形下是正确请判断下列简化在什么情形下是正确的，什么情形下是不正确的：的，什么情形下是不正确的：基本假设基本假设:4、小变形假设小变形假设：物体的几何形状尺寸的改变与其：物体的几何形状尺寸的改
6、变与其宏观尺寸相比是很微小的。宏观尺寸相比是很微小的。1、连续性假设连续性假设：微观不连续，宏观连续。可以引入：微观不连续，宏观连续。可以引入 无限小概念，可以进行极限、积分、微分的运算。无限小概念，可以进行极限、积分、微分的运算。2、均匀性假设均匀性假设：物体内各点处的性质处处相同。：物体内各点处的性质处处相同。3、各向同性假设各向同性假设：材料沿各个方向的性质相同。：材料沿各个方向的性质相同。普通钢材的普通钢材的 显微组织显微组织优质钢材的优质钢材的 显微组织显微组织体积力体积力：分布在体积上。自重，惯性力等：分布在体积上。自重，惯性力等外力外力：某一物体受到的其它物体对它的作用力，：某一
7、物体受到的其它物体对它的作用力，包括载荷以及由于约束而产生的约束反力。包括载荷以及由于约束而产生的约束反力。外力的分类：外力的分类：按作用方式分：按作用方式分：三、外力及其分类三、外力及其分类表面力表面力：按接触表面分布。风力等：按接触表面分布。风力等集中力集中力：外力分布的面积远小于物体的表：外力分布的面积远小于物体的表面尺寸，可看成作用于一点的力（面尺寸，可看成作用于一点的力（N）；）；F F1 1F F2 2按作用点（面）分：按作用点（面）分：桥面板作用在钢梁的力桥面板作用在钢梁的力桥面板作用在钢梁的力桥面板作用在钢梁的力分布力分布力：力作用于一定的面积上：力作用于一定的面积上( )力作
8、用于一定的长度上力作用于一定的长度上( N/m )动载荷动载荷：随时间改变的载荷，如交变载荷、：随时间改变的载荷，如交变载荷、 冲击载荷。冲击载荷。按载荷作用的性质分：按载荷作用的性质分：静载荷静载荷：载荷从零开始缓慢地增加。：载荷从零开始缓慢地增加。 内力内力构件内部由于外力作用而引起的构件内部由于外力作用而引起的各质点之间的相互作用力的各质点之间的相互作用力的改变量改变量，称为，称为附加附加内力内力，简称，简称内力内力。随外力的变化而变化。随外力的变化而变化。四、内力、截面法四、内力、截面法 截面法截面法假象地把构件用一个截面截成假象地把构件用一个截面截成两部分，以显示和确定其内力。两部分
9、，以显示和确定其内力。截面法的步骤：截面法的步骤：截，截，假想截面抛，抛，代，代，平。平。内内力力应力应力内力分布在截面内一点的密集程度内力分布在截面内一点的密集程度PPPP断断未断未断内力相同，强度不同内力相同，强度不同不能用内力描述强度不能用内力描述强度M点的点的应力应力正应力正应力垂直于截面的应力垂直于截面的应力剪应力剪应力在截面内的应力在截面内的应力AM FRP1FS应力应力平均应力平均应力受力物体内各截面上每点的应力，一般是不相受力物体内各截面上每点的应力，一般是不相同的，它随着截面和截面上每点的位置而改变。同的，它随着截面和截面上每点的位置而改变。在说明应力性质和数值时必须要说明它
10、所在的截在说明应力性质和数值时必须要说明它所在的截面。面。注意：注意：应力是应力是向量向量。 单位：牛顿单位：牛顿/米米，帕斯卡，简称帕，帕斯卡，简称帕(Pa) 工程上常用工程上常用 兆帕兆帕(MPa)= Pa,或吉帕或吉帕(Gpa)= Pa。 位移位移变形后构件上的各个点、线、面产生的变形后构件上的各个点、线、面产生的 位置的改变。位置的改变。线位移线位移构件内各点原位置到新位置之间的距离。构件内各点原位置到新位置之间的距离。变形变形构件受力以后，形状和尺寸产生的变化构件受力以后，形状和尺寸产生的变化。角位移角位移原有截面原有截面(直线直线)在变形后所旋转的角度。在变形后所旋转的角度。五、变形和位移的概念五、变形和位移的概念m单元体的变形单元体的变形(1)棱边长度的变化棱边长度的变化:x xuu+ u线段线段OB的的绝对变形绝对变形： u线段线段OB的的平均正应变平均正应变O点沿棱边点沿棱边OB方向的方向的正应变，正应变，用用 表示表示。OB单元体棱边角度的单元体棱边角度的变化：变化：AOB定义定义(2)棱边之间角度的变化；棱边之间角度的变化；为为O点切应变，点切应变，用用 表示表示
