工程力学04材料力学-基本概念课件.pptxVIP

第二部分 《材料力学》材料力学目 录第4章 材料力学的基本概念第5章 拉伸、压缩与剪切第6章 扭转第7章 弯曲第8章 应力状态和强度理论第9章 组合变形的强度计算第10章 压杆稳定 材料力学达芬奇说： “力学是数学的乐园，因为我们在这里获得了数学的果实。”材料力学材料力学材料力学材料力学基本概念第4章 材料力学的基本概念基本概念目 录4.1 材料力学的任务4.2 变形固体的基本假设4.3 外力及其分类4.4 内力·截面法和应力的概念4.5 位移与应变的概念4.6 杆件变形的基本形式 基本概念§4.1材料力学的任务 构件是各种工程结构组成单元的统称。机械中的轴、杆件，建筑物中的梁、柱等均称为构件。当工程结构传递运动或承受载荷时，各个构件都要受到力的作用。为了保证机械或建筑物的正常工作，构件应满足以下要求： 强度要求 所谓强度，是指构件抵抗破坏的能力。 刚度要求 所谓刚度，是指构件抵抗变形的能力。 稳定性要求 所谓稳定性，是指构件保持其原有平衡形态的能力。基本概念 在工程设计中，构件不仅要满足强度、刚度和稳定性要求，同时还必须符合经济方面的要求。前者往往要求加大构件的横截面，多用强度高的材料；而后者却要求节省材料，避免大材小用、优材劣用等，尽量降低成本。因此，安全与经济之间是存在矛盾的。材料力学是研究构件强度、刚度和稳定性的学科。它的任务是在满足强度、刚度和稳定性要求的前提下，选用适宜的材料，确定合理的截面形状和尺寸，为构件设计提供基本理论和计算方法。基本概念§4.2变形固体的基本假设 一、连续性假设：物质密实地充满物体所在空间，毫无空隙。 （可用微积分数学工具）二、均匀性假设：物体内，各处的力学性质完全相同。三、各向同性假设：组成物体的材料沿各方向的力学性质完全 相同。（这样的材料称为各向同性材料；沿各方向的力学 性质不同的材料称为各向异性材料。）四、小变形假设：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。 基本概念§4.3外力及其分类 一、外力：当研究某一构件时，可以设想把这一构件从周围物体中单独取出，并用力来代替周围各物体对构件的作用。这些来自构件外部的力就是外力。二、外力的类型：按外力的作用方式可分为表面力和体积力。表面力是作用物体表面的力，如作用于物体表面的分布力、集中力和集中力偶等。体积力是连续分布于物体内部各点的力，如物体的自重和惯性力等。按载荷随时间变化的情况，又可分为静载荷和动载荷。基本概念§4.4内力、截面法和应力的概念一、内力： 物体受到外力作用而变形时，其内部各质点间的相对位置将有变化，与此同时，各质点间的相互作用力也会发生变化。上述相互作用力由于物体受到外力的作用而引起的改变量，就是材料力学中所研究的内力。由于已假设物体是连续均匀的可变形固体，因此在物体内部相邻部分之间相互作用的内力，实际上是一个连续分布的内力系，而将分布内力系的合成(力或力偶)，简称为内力。 基本概念 对于材料和截面形状一定的杆件，内力越大，变形也就越大。当内力超过一定限度时，杆件就会发生破坏。所以，内力的计算及其在杜件内的变化情况，是分析和解决杆件强度、刚度和稳定性等问题的基础。 基本概念二、截面法： 由于内力存在于杆件内部。为了求出杆件某一截面上的内力，就必用一假想平面，将杆件沿欲求内力的截面截开，分成两部分，这样内力就转化为外力而显示出来。任取一部分为研究对象，可用静力平衡条件求内力的大小和方向。这种方法称为截面法。截面法是计算内力的基本方法。 基本概念截面法的基本步骤：① 截开：在所求内力的截面处，假想地用截面将杆件一分为二。② 代替：任取一部分，其弃去部分对留下部分的作用，用作用 在截开面上相应的内力（力或力偶）代替。③ 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）。APPAPP简图PNA基本概念例如： 截面法求N。 截开：代替：平衡：M?P?A基本概念三、应力：1. 定义：由外力引起的内力集度。 工程构件，大多数情形下，内力并非均匀分布，集度的定义不仅准确而且重要，因为“破坏”或“失效”往往从内力集度最大处开始。2. 应力的表示：① 平均应力：② 全应力（总应力）：?p?M基本概念③ 全应力分解为：a.垂直于截面的应力称为“正应力” (Normal Stress)；b.位于截面内的应力称为“剪应力”(Shearing Stress)。 基本概念§4.5变形与应变的概念一、形变： 形状的改变。物体的形状总可用它各部分的长度和角度来表示。因此物体的形变总可以归结为长度的改变和角度的改变。二、应变： 应变又可分为正应变（线应变）和切应变两种。每单位长度的伸缩