绪论《材料力学》讲解材料.pptVIP

材料力学; 绪 论; 0.1 材料力学的研究对象和任务; 0.1 材料力学的研究对象和任务; 当结构或机械承受载荷或传递运动时，要保证结构或机械安全地工作，其组成构件必须要有足够的承受载荷的能力，这种承受载荷的能力简称 承载能力 。如果构件设计得相对薄弱或选材不恰当，就可能发生破坏或产生过大变形，从而影响整体的安全或正常工作，甚至造成严重的工程事故；相反，如果构件设计得过于保守或选材太好，虽然构件、整体都能安全地工作，但构件的承载能力不能充分发挥，既浪费材料、提高成本，又增加重量，亦不可取。因此，构件的设计是否合理，主要考虑两个因素，即安全性和经济性。既要安全，有足够的承载能力，又要经济，以适度、够用为原则。;稳定性要求;; 0.2 可变形固体的基本假设和补充假设;连续性假设;均匀性假设;各向同性假设; 综上所述，在材料力学中，应将构件的材料视为连续、均匀、各向同性的可变形固体材料。;两个补充假设;;按力的来源分类;按力的作用范围分类;;按力与时间的关系分类; 外力 ：对确定的研究对象来说，其他物体作用于其上的力称为外力。 内力 ：物体在外力作用下发生尺寸和形状改变的原因是内部各质点间的相对位置发生了改变，导致各质点之间的相互作用力发生变化，这种由外力作用而引起的相互作用力的改变量在某一截面上对某点的主矢和主矩称为该截面上的内力。为了与分子之间的结合力相区分，这种内力也称为附加内力 。附加内力随外力的增加而增大，当达到某一极限时，物体就会发生破坏，故它与构件的承载能力密切相关。; 为了显示和计算构件的内力，假想地用一个截面将其截开。如图 (a)所示截面m—m将构件分为 A 和 B两部分。取其中任意一部分(图中取 A )为研究对象，弃去的 B 部分对留下的 A 部分的作用以截面上的分布力系来代替，如图 (b)所示。;由材料的连续性假设可知，该分布力系是连续分布于整个截面上的。构件整体处于平衡状态，因此取其任意一部分也应满足平衡条件，即 A 在 F 3、F 4及m—m面上的分布力系作用下满足平衡条件，当作用于 A 部分上的外力已知时，可由静力平衡方程求得该分布力系对截面形心的主矢和主矩。根据作用力与反作用力的关系， B 部分也受到 A 部分作用的大小相等、方向相反的作用力。; 这种假想地用一个截面将构件截分为两部分，取其中的任意一部分为脱离体，利用静力平衡方程求解截面上内力的方法称为 截面法 ，此法是材料力学求解内力的基本方法。可将其概括为“截、留、代、平”四个字。;; 0.6 应 力;;式中，p为截面上点M的总应力。除推导某些公式外，通常都不用应力沿坐标轴方向的分量，因为这些分量与物体的形变或材料的强度都没有直接的关系。与物体形变和材料强度直接相关的是应力在其作用截面的法线方向及切线方向的分量，即 正应力 σ及 切应力 τ，如图0-2(b)所示。显然它们之间有如下关系： σ=pcos θ， τ=psin θ;但是，过一点M可作出无穷多个截面，描述给定点处的应力时，不仅要说明其大小、方向，还要说明其所在的截面方位。故 应力的要素 包括截面、点、大小和方向。 实际应用中常把应力视为作用于单位面积上的内力。国际单位制中的常用单位是 N/m2，也称为帕(Pa)。工程中应力单位较大，通常为兆帕(MPa)和吉帕(GPa)，其换算关系为 ; 0.7 正应变与切应变;正应变;切应变; 显然，当整个物体变形时，它所包含的所有微小单元体也将随之变形，而每一单元体的变形不外乎各棱边长度的改变和各棱边间或各平面间角度的改变两种。故无论实际物体的变形多么复杂，都可把它看作是这两种基本应变的综合。;轴向拉伸或压缩;剪切;弯曲;扭转; 复杂的变形可以看作是由两种或两种以上的基本变形组合而成的。例如，车床主轴工作时发生弯曲、扭转和压缩三种基本变形；钻床立柱同时发生拉伸和弯曲两种基本变形等，这些情形称为组合变形。分析问题时一般首先讨论四种基本变形，然后讨论组合变形。; 0.9 材料力学的发展; 0.9 材料力学的发展;赵州桥; 对木结构而言，我国独创的斗拱结构堪称一绝。斗拱可以减少梁的计算跨度，从而减少梁所受的弯矩和剪力，还具有良好的抗震性能。山西应县佛宫寺释迦塔，俗称应县木塔，共五层，高达 67 m，底径为30 m。应县木塔建于公元1056年（辽清宁二年），900多年来，经受了烈日严寒、狂风暴雨甚至是八级地震的考验，至今仍巍然屹立。它是我国现存最早、最高的木塔。;应县木塔; 对金属结构而言，我们的祖先在汉朝（公元一世纪）就开始利