材料力学—绪论.docVIP

章 节 名 称 学时 备注 第一章 绪论及基本概念 2 1 教学目标： 了解材料力学的任务，熟悉材料力学与生产实践的关系、掌握材料力学的基本概念、材料力学主要研究对象的几何特征及杆件变形的基本形式。 2 教学内容： 1、材料力学的任务 2、材料力学与生产实践的关系 3、可变形固体的性质及其基本假设 4、材料力学主要研究对象的几何特性 5、杆件变形的基本形式 3 重点、难点分析及解决策略 通过工程实例使学生了解材料力学与生产实践的关系及其材料力学的研究任务。通过实验实例使学生了解材料力学主要研究对象的几何特性及其杆件的基本变形形式。 4 教学方法： 采用理论讲述的方式。 5 教学进程： §1-1 材料力学的任务及研究对象 一、任务 无论任何结构或构件通常都会受到各种外力的作用，对于这些结构物或构件所说，这些力称为荷载。 建筑物中承受荷载而起骨架作用的部分称为结构。结构一般由许多单个的结构元件组合，这些结构元件即为构件。比如说楼房中的梁、板、柱便组成了结构，而把其拆分开来，其中的每一个梁、板、柱都成为该结构中的单一构件。材料力学中研究的大多为构件。 结构或构件受到的荷载有多种形式，按不同性质可分为如下几类： 按作用时间 恒载：长期作用在结构或构件上，其大小和作用位置都不会发生变化的荷载。（如结构自重等） 活载：作用在结构或构件上的可变荷载，其大小和作用位置都可能随时发生变化。（如建筑物使用期间的人群、风雪等荷载） 按分布情况 分布荷载：指连续作用在结构或构件较大面积或长度上的荷载。（又分为线分布荷载和面分布荷载，又分为均布荷载和非均布荷载） 集中荷载：如若荷载作用面积远小于构件尺寸时，可把荷载看做集中作用在一点上，称为集中荷载。 按作用性质 静荷载：荷载的大小、位置和方向不随时间变化或变化相对较小。（如结构自重） 动荷载：荷载的大小、位置和方向随时间迅速变化。（如地震力、机械运动时的震动力） 材料力学是研究构件承载能力的一门学科。 1、强度（strength)：构件抵抗破坏的能力。 在荷载作用下构件应不至于破坏，既应具有足够的强度。 2、 刚度(stiffness): 构件抵抗变形的能力。 在荷载作用下构件所产生的变形应不超过工程上的允许范围。 3、稳定性（stability)：构件保持原有平衡状态的能力。 承受荷载作用时，构件在其原有形态下的平衡应保持为稳定的平衡。 材料力学的任务 在满足强度、刚度、稳定性的要求下，以最经济的代价，为构件确定合理的形状和尺寸，选择适宜的材料，而提供必要的理论基础和计算方法。 §1-3 可变形固体的性质及其基本假设 在静力学中，主要研究物体在外力作用下的平衡问题。在研究过程中，为了研究的方便，将固体视为刚体。实际上，任何固体在外力的作用下都会发生形状和尺寸的改变，即变形。材料力学研究的是外力与变形之间的关系，因此，须将构件看做可变形固体。 变形固体的机构构造性质是极其复杂的，因此在对其制作的构件进行强度、刚度或稳定性计算时，通常略去一些次要因素，将他们抽象为理想化的材料，然后进行理论分析。因此，对可变形固体做如下基本假设： 1、连续性假设 假定构件的材料处处密实无空隙，在整个体积中各点都是连续的。 2、均匀性假设 忽略材料各点处实际上存在的缺陷和晶格结构不同而引起的力学性能上的差异，认为从构件内任取一部分其力学性能都是完全相同的。 3、各向同性假设 认为材料沿各方向都有相同的力学性能。除了木材等部分整体力学性能具有明显方向性的除了外，通常认为钢材、混能土等均为各相同性材料。 4、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。 工程上所用的材料，在荷载作用下均将发生变形，当荷载不超过一定的范围时，绝大多数的材料在卸除荷载后均可回复原状。但当荷载过大时，则在卸除后只能部分地复原而残留下一部分变形不能消失。 在卸除荷载后能完全消失的那一部分变形，称为弹性变形，不能消失而残留下来的那一部分变形，则称为塑性变形。（例如弯曲钢条的例子） 对于每一种材料，通常当荷载不超过一定的限度时，其变形完全是弹性的。多数构件在正常工作条件下，均要求其材料只发生弹性变形，故材料力学研究的大多数问题，均局限于弹性变形范围内。 如上所述，在材料力学的理论分析中，通常把实际材料看做均匀、连续、各相同性的可变形固体作为构件材料的力学模型，且在大多数场合下局限在弹性变形范围内和小变形条件下进行研究。 §1-4 材料力学主要研究对象的几何特性 材料力学所研究的主要构件从几何上多抽象为杆，而且大多数抽象为直杆。 长度尺寸远大于横向尺寸的构件称为杆件或杆。杆件一