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弹性力学——促进数学和自然科学基本理论的建立和发展； 广泛工程应用——造船、建筑、航空和机械制造等。 发展——形成了一些专门的分学科； 现代科学技术和工程技术——仍然提出新的理论和工程问题。 对于现代工程技术和科研工作者的培养——对于专业基础，思维方法以及独立工作能力都有不可替代的作用。 §1.3 发展与研究方法9 数学方法 实验方法 二者结合的方法 弹性力学的基本方程——偏微分方程的边值问题，求解的方法有解析法和近似解法。 解析法在数学上难度极大，因此仅适用于个别特殊边界条件问题。 近似解法对于弹性力学有重要意义。 §1.3 发展与研究方法10 数值解法——计算机处理的近似解法。 现代科学技术，特别是计算机技术的迅速发展和广泛应用为基础。 有限元方法为代表的计算力学。 以有限元为基础的CAD, CAE等技术，使计算机不仅成为数值分析工具，而且成为设计分析工具。 有限元方法以弹性力学为基础， 有限元方法将计算数学与工程分析相结合，极大地扩展和延伸了弹性力学理论与方法，取得了当代力学理论应用的高度成就。 §1.3 发展与研究方法11 * 第一章 绪论 研究对象和任务 基本假设 发展与工程应用 目录 §1.1 弹性力学的任务 §1.2 弹性力学的基本假设 §1.3 弹性力学的发展和研究方法 §1.1 弹性力学的任务 弹性力学 ——也称弹性理论 固体力学学科的一个分支 基本任务 ——研究由于载荷或者温度改变，弹性体内部所产生的位移、变形和应力分布等。 为解决工程结构的强度，刚度和稳定性问题作准备。 构件承载能力分析是固体力学的基本任务 不同的学科分支，研究对象和方法是不同的 研究对象——弹性体 研究内容和基本任务与材料力学基本相同 研究对象近似 研究方法却有比较大的差别 §1.1 弹性力学任务2 材料力学的研究对象是杆件，平面假设确定横截面变形。 ——一维数学问题，求解的基本方程是常微分方程。 弹性力学的研究对象是完全弹性体。 只能从微分单元体入手， 三维数学问题，综合分析的结果是偏微分方程边值问题。 §1.1 弹性力学任务3 建筑工程 §1.1 弹性力学任务4 建筑工程 §1.1 弹性力学任务5 航空航天工程 §1.1 弹性力学任务6 船舶机械工程 §1.1 弹性力学任务7 §1.1 弹性力学任务8 弹性是变形固体的基本属性。 “完全弹性”是对弹性体变形的抽象。 完全弹性使得物体变形成为一种理想模型。 完全弹性是指在一定温度条件下，材料的应力和应变之间一一对应的关系。 这种关系与时间无关，也与变形历史无关。 材料的应力和应变关系通常称为本构关系； ——物理关系或者物理方程 线性弹性体和非线性弹性体 §1.1 弹性力学任务9 常微分方程，数学求解没有困难。 偏微分方程边值问题，在数学上求解困难重重，除了少数特殊问题，一般弹性体问题很难得到解析解。 这里并不是说弹性力学分析不再需要假设，事实上对于任何学科，如果不对研究对象作必要的抽象和简化，研究工作都是寸步难行的。 研究方法的差别造成弹性力学与材料力学问题的最大不同。 §1.1 弹性力学任务11 工程问题的复杂性是诸多方面因素组成的。如果不分主次考虑所有因素，则问题的复杂，数学推导的困难，将使得问题无法求解。 根据问题性质，忽略部分暂时不必考虑的因素，提出一些基本假设。使问题的研究限定在一个可行的范围。 基本假设是学科的研究基础。 超出基本假设的研究领域是固体力学其它学科的研究。 §1.2 弹性力学基本假设 工程材料通常可以分为晶体和非晶体两种。 金属材料——晶体材料，是由许多原子，离子按一定规则排列起来的空间格子构成，其中间经常会有缺陷存在。 高分子材料——非晶体材料，由许多分子的集合组成的分子化合物。 工程材料内部的缺陷、夹杂和孔洞等构成了固体材料微观结构的复杂性。 §1.2 基本假设2 1. 连续性假设 ——假设所研究的整个弹性体内部完全由组成物体的介质所充满，各个质点之间不存在任何空隙。 ——变形后仍然保持连续性。 根据这一假设，物体所有物理量，例如位移、应变和应力等均为物体空间的连续函数。 微观上这个假设不可能成立——宏观假设。 §1.2 基本假设3 2. 均匀性假设 ——假设弹性物体是由同一类型的均匀材料组成的。因此物体各个部分的物理性质都是相同的，不随坐标位置的变化而改变。 ——物体的弹性性质处处都是相同的。 工程材料，例如混凝土颗粒远远小于物体的的几何形状，并且在物体内部均匀分布，从宏观意义上讲，也可以视为均匀材料。 对于环氧树脂基碳纤维复合材料，不能处理为均匀材料。 §1.2 基本假设4 3. 各向同性假设 ——假定物体在各个不同的方向上具有相同的物理性质，这就是说物体的弹性常数将不随坐