材料力学的作用.PPT

材料力学 第 1 章 绪论 本章主要内容 §1-1 材料力学的任务 §1-2 变形固体的基本假设 §1-3 外力、内力及应力的概念 §1-4 位移、变形及应变的概念 §1-5 构件的分类杆件的基本变形 桥梁结构 §1-1 材料力学的任务 四、工程力学的典型应用案例 木牛流马 工业机器人 并联机床 鸟巢 国家大剧院 苏通大桥 鸟巢 国家大剧院 航空航天 比萨斜塔 四川彩虹桥坍塌 一、对构件的三项基本要求 具有足够的强度 构件在外载作用下，抵抗破坏的能力。 例如储气罐不应爆破。(破坏 —— 断裂或变形过量不能恢复） 具有足够的刚度 构件在外载作用下，抵抗可恢复变形的能力。例如机床主轴不应变形过大，否则影响加工精度。 满足稳定性要求 构件在某种外载作用下，保持其原有平衡状态的能力。例如柱子不能弯等。 上面提到了术语 1、 构件 Component or Member ：组成机械的零件或构筑物的杆件统称为构件。 2、 结构 Structure：由构件组成的体系，工程结构是工程实际中采用的结构。 3、 载荷 Load：构件和结构承受的负载或荷重。 载荷有 —— 内载荷与外载荷 4、 变形 Deformation：在载荷的作用下，构件的形状及尺寸发生变化称为变形。 二、 材料力学的任务 1）研究材料的力学性能 2）研究构件的强度、刚度和稳定性等3）合理解决安全与经济之间的矛盾 构件的强度、刚度和稳定性不仅与构件的形状有关，而且与所用材料的力学性能有关，因此在进行理论分析的基础上，实验研究是完成材料力学的任务所必需的途径和手段。 三、材料力学的作用 —— 承前启后的阶段性 1. 后续的力学（其它的变形体力学） 学好材料力学对学习其他变形体力学的奠基作用 结构力学，弹性力学，塑性力学，断裂力学，流体力学 2. 后续的专业课程 建筑结构 机械设计 结构设计原理 3. 有助于学习其它工程：土木、机械、航空、航天、交 通、运输、材料、生物、工程、仪表等 4. 今后工程工作中直接受益 §1-2 变形固体的基本假设 连续性假设： 认为整个物体体积内毫无空隙地充满物质 在外力作用下，一切固体都将发生变形，故称为变形固体，而构件一般均由固体材料制成，故构件一般都是变形固体。 均匀性假设： 认为物体内的任何部分，其力学性能相同 各向同性假设： 认为在物体内各个不同方向的力学性能相同 小变形与线弹性范围 A B C F δ1 δ2 δ远小于构件的最小尺寸，所以通过节点平衡求各杆内力时，把支架的变形略去不计。计算得到很大的简化。 §1-3 外力及其分类 外力： 按外力作用的方式 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 面积力: 如油缸内壁的压力，水坝受到的水压力等均为分布力 若外力作用面积远小于物体表面的尺寸，可作为作用于一点的集中力。如火车轮对钢轨的压力等 按时间 分布力： 集中力： 静载： 动载： 缓慢加载（a≈0） 快速加载（a≠0），或冲击加载 外力作用引起构件内部的附加相互作用力。 求内力的方法－－截面法 1、切 2、留 3、代 4、平 内力 §1-4 内力、截面法及应力的概念 FS M F F a a 一点的应力：当面积趋于零时，平均应力的大小和方向都将趋于一定极限，得到 应力的国际单位为Pa 1N/m2= 1Pa（帕斯卡） 1MPa = 106Pa 1GPa = 109Pa 应力总量P 可以分解成: 垂直于截面的分量σ－－正应力 平行于截面的分量τ－－切应力 应力 §1-5 变形及应变 F 位移 线位移 角位移 变形 线变形 角变形 应变 线（正）应变 角（切）应变 A A’ C’ D’ E’ C D E 构件的分类： 杆件、板壳、块体 杆件： 直杆： 折杆： 曲杆： 等截面直杆、变截面直杆 等截面折杆、变截面折杆* 等截面曲杆、变截面曲杆*