《工程力学静力学与材料力学第二篇第七章绪论》由会员分享，可在线阅读，更多相关《工程力学静力学与材料力学第二篇第七章绪论（34页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第 1 章绪 论 材料力学的研究对象与任务 材料力学的基本假设 材料力学的基本概念本章主要介绍：单辉祖-材料力学教程11 材料力学的任务与研究对象2 材料力学的基本假设3 外力与内力4 应力5 应变单辉祖-材料力学教程21 材料力学的任务与研究对象 工程实例工程实例 构件的强度、刚度与稳定性构件的强度、刚度与稳定性 材料力学的任务材料力学的任务 材料力学的研究对象材料力学的研究对象单辉祖-材料力学教程3 工程实例工程实例埃菲尔铁塔埃菲尔铁塔铁塔承受风载铁塔承受风载的计算简图的计算简图铁塔变形示意图铁塔变形示意图单辉祖-材料力学教程4Tacoma 海峡大桥海峡大桥( ( 美国美国Tacoma市市
2、 ) )Tacoma 海峡新桥海峡新桥因设计不良因设计不良1940年破坏年破坏单辉祖-材料力学教程5Tacoma 大桥破坏过程点击点击画面画面单辉祖-材料力学教程6在外力作用下，不能保持原有平衡形式的现象，称为失稳Tacoma 桥受压壁板的破坏形式桥受压壁板的破坏形式加筋板由平直（原有平衡形式）变弯加筋板由平直（原有平衡形式）变弯加筋板加筋板单辉祖-材料力学教程7 构件的强度、刚度与稳定性构件的强度、刚度与稳定性构件：组成机械与结构的零、构件组成机械与结构的零、构件构件的力学响应： 变形构件的形状与尺寸发生变化变形构件的形状与尺寸发生变化 破坏构件发生显著塑性变形或断裂破坏构件发生显著塑性变形
3、或断裂 失稳构件不能保持原有平衡形式失稳构件不能保持原有平衡形式 构件的承载能力： 强度强度构件抵抗破坏的能力构件抵抗破坏的能力 刚度刚度构件抵抗变形的能力构件抵抗变形的能力 稳定性稳定性构件保持原有平衡形式的能力构件保持原有平衡形式的能力单辉祖-材料力学教程8 材料力学的任务材料力学的任务材料力学的任务： 研究构件在外力作用下的变形、受力与失效的规律，为合理设计构件提供有关强度、刚度与稳定性分析的基本理论与方法（包括试验方法）。失效：广义破坏，包括断裂、失稳等失效：广义破坏，包括断裂、失稳等构件安全工作基本条件： 构件应具备足够的强度、刚度与稳定性，以构件应具备足够的强度、刚度与稳定性，以保
4、证在规定的使用条件下，不破坏、不过大变形保证在规定的使用条件下，不破坏、不过大变形与不失稳。与不失稳。单辉祖-材料力学教程9 材料力学的研究对象杆件杆件：细而长的构件细而长的构件单辉祖-材料力学教程10横截面与轴线相正交；轴线通过横截面的形心横截面与轴线相正交；轴线通过横截面的形心杆件的几何要素杆件的几何要素： 横截面与轴线横截面与轴线 杆件杆件种类种类：直杆与曲杆：直杆与曲杆, 等截面杆与变截面杆等截面杆与变截面杆单辉祖-材料力学教程11主要研究对象是杆, 以及由若干杆组成的简单杆系结构。材料力学的研究对象单辉祖-材料力学教程12 2 材料力学的基本假设 连续性假设连续性假设 均匀性假设均匀
5、性假设 各向同性假设各向同性假设 基本假设小结基本假设小结单辉祖-材料力学教程13 连续性假设连续性假设连续性：在构件所占有的空间内处处充满物质在构件所占有的空间内处处充满物质 构件内的一些力学量（例如各点的位移）构件内的一些力学量（例如各点的位移）可用坐标的连续函数表示，也可采用无限小可用坐标的连续函数表示，也可采用无限小的数学分析方法。的数学分析方法。 当空穴或裂纹不能当空穴或裂纹不能忽略时，采用断裂力忽略时，采用断裂力学方法专门研究。学方法专门研究。裂纹裂纹单辉祖-材料力学教程14 均匀性假设均匀性假设微观非均匀，宏观均匀钢的显微照片钢的显微照片灰口铸铁的灰口铸铁的显微照片显微照片均匀性
6、：材料的力学性能与其在构件中的位置无关材料的力学性能与其在构件中的位置无关单辉祖-材料力学教程15 各向同性假设各向同性假设宏观各向异性材料宏观各向异性材料晶粒各向异性晶粒各向异性材料宏观各向同性材料宏观各向同性纤维增强复合材料纤维增强复合材料金属材料金属材料各向同性：各向同性：材料沿各个方向的力学性能相同材料沿各个方向的力学性能相同单辉祖-材料力学教程16构件是由连续、均匀与各向构件是由连续、均匀与各向同性材料制成的可变形固体同性材料制成的可变形固体 基本假设基本假设小结小结连续性：构件所占有的空间内处处充满物质构件所占有的空间内处处充满物质 （密实体）（密实体）均匀性：材料的力学性能与其在
7、构件中的位置无关材料的力学性能与其在构件中的位置无关 （力学性能与位置无关）（力学性能与位置无关）各向同性：材料沿各个方向的力学性能相同材料沿各个方向的力学性能相同 （力学性能与受力方向无关）（力学性能与受力方向无关）单辉祖-材料力学教程17 3 外力与内力 外力外力 内力与截面法内力与截面法 例题例题单辉祖-材料力学教程18 外外 力力分布力：分布力：连续分布在构件表面某一范围的力连续分布在构件表面某一范围的力集中力：集中力：当分布力的作用范围远小于构件表面面积或杆当分布力的作用范围远小于构件表面面积或杆 长时，可简化为作用于一点处的力长时，可简化为作用于一点处的力F1F2外外 力：力： 作
8、用于构件上的载荷与约束反力作用于构件上的载荷与约束反力单辉祖-材料力学教程19静载荷：静载荷：随时间变化极缓慢或不变化的载荷随时间变化极缓慢或不变化的载荷动载荷：动载荷：随时间显著变化或使构件各质点产生随时间显著变化或使构件各质点产生 明显加速度的载荷明显加速度的载荷单辉祖-材料力学教程20 内力与截面法内力与截面法 由于外力作用，构件内部相连两部分由于外力作用，构件内部相连两部分之间的相互作用力之间的相互作用力内力内力内力 性质性质连续分布力连续分布力单辉祖-材料力学教程21FN沿横截面轴线的内力分量沿横截面轴线的内力分量轴力轴力FSy, FSz作用线位于所切横截面的内力分量作用线位于所切横
9、截面的内力分量剪力剪力Mx矢量沿轴线的内力偶矩分量矢量沿轴线的内力偶矩分量扭矩扭矩My, Mz 矢量位于所切横截面的内力偶矩分量矢量位于所切横截面的内力偶矩分量弯矩弯矩内力分量单辉祖-材料力学教程22 假想地将杆切开假想地将杆切开 画受力图，内力用其分量表示画受力图，内力用其分量表示 由平衡条件建立内、外力间的关系由平衡条件建立内、外力间的关系内力的确定截面法要点单辉祖-材料力学教程23 例例 题题解：1. 假想地将杆切开假想地将杆切开2. 画受力图画受力图3. 由平衡方程确定内力由平衡方程确定内力例 3-1 求横截面求横截面 m - m 上的内力上的内力单辉祖-材料力学教程24 4 应应 力
10、力 应力概念应力概念 正应力与切应力正应力与切应力 例题例题单辉祖-材料力学教程25 应力概念应力概念截面截面 mm 上上 D DA 内的内的平均应力平均应力截面截面 mm 上上 k 点处点处的的应力应力应力定义定义应力特点 应力是矢量应力是矢量 同一横截面上同一横截面上, ,不同点处的应力一般不同不同点处的应力一般不同 过同一点过同一点, ,不同方位截面上的应力一般不同不同方位截面上的应力一般不同单辉祖-材料力学教程26 正应力与切正应力与切应力应力应力分解：应力分解：应力应力 p 的法向分量的法向分量正应力正应力 s s 应力单位应力单位:（PaPascal 帕）帕）（MMega 兆）兆）
11、应力应力 p 的切向分量的切向分量切应力切应力 t t单辉祖-材料力学教程27 例例 题题解：1.1.问题分析问题分析例 4-1 矩形截面杆矩形截面杆, ,正应力沿截面高度线性分布正应力沿截面高度线性分布, ,沿宽度均匀分布沿宽度均匀分布, ,s st,max=s sc,max, ,求横截面上的内力。求横截面上的内力。 切应力切应力t t = 0 正应力正应力s s 分布对分布对 y 轴对称轴对称 轴力轴力 FN = ? 弯矩弯矩 Mz = ?零零值值内内力力元元素素 剪力剪力FSy0，FSz0，扭矩扭矩 T0 弯矩弯矩 My0单辉祖-材料力学教程282.2.内力计算内力计算单辉祖-材料力学教
12、程29 5 应 变 正正应变概念应变概念 切切应变概念应变概念 例题例题单辉祖-材料力学教程30 正正应变概念应变概念棱边棱边 ka 的的平平均正应变均正应变k点沿点沿棱边棱边 ka 方向方向的的正应变正应变正应变定义正应变特点 正应变是无量纲量正应变是无量纲量 过同一点不同方位的正应变一般不同过同一点不同方位的正应变一般不同单辉祖-材料力学教程31 切切应变概念应变概念切应变定义微体相邻棱边所夹直微体相邻棱边所夹直角的改变量角的改变量 g g ，称为称为切应变切应变 切应变为无量纲量切应变为无量纲量 切应变单位为切应变单位为 弧度弧度（rad）切应变量纲与单位单辉祖-材料力学教程32 例例 题题例 5-1解：单辉祖-材料力学教程33本章结束！单辉祖-材料力学教程34
