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第1页/共101页工学材料力学第2页/共101页第一章 绪 论目录第3页/共101页第一章 绪论§1.1 材料力学的任务§1.2 变形固体的基本假设§1.3 外力及其分类§1.4 内力、截面法及应力的概念§1.5 变形与应变§1.6 杆件变形的基本形式目录第4页/共101页§1.1 材料力学的任务一、材料力学与工程应用古代建筑结构建于隋代（605年）的河北赵州桥桥长64.4米，跨径37.02米，用石2800吨 传统具有柱、梁、檩、椽的木制房屋结构目录第5页/共101页§1.1 材料力学的任务古代建筑结构建于辽代（1056年）的山西应县佛宫寺释迦塔塔高9层共67.31米，用木材7400吨900多年来历经数次地震不倒，现存唯一木塔目录第6页/共101页§1.1 材料力学的任务四川彩虹桥坍塌目录第7页/共101页§1.1 材料力学的任务比萨斜塔美国纽约马尔克大桥坍塌第8页/共101页§1.1 材料力学的任务二、基本概念1、构件：工程结构或机械的每一组成部分。 （例如：行车结构中的横梁、吊索等） 理论力学—研究刚体，研究力与运动的关系。 材料力学—研究变形体，研究力与变形的关系。2、变形：在外力作用下，固体内各点相对位置的改变。(宏观上看就是物体尺寸和形状的改变）目录第9页/共101页§1.1 材料力学的任务｛ 弹性变形 — 随外力解除而消失塑性变形(残余变形)— 外力解除后不能消失刚度：在载荷作用下，构件抵抗变形的能力。3、内力：构件内由于发生变形而产生的相互作用力。（内力随外力的增大而增大）强度：在载荷作用下，构件抵抗破坏的能力。目录第10页/共101页§1.1 材料力学的任务4、稳定性： 在载荷作用下，构件保持原有平衡状态的能力。 强度、刚度、稳定性是衡量构件承载能力的三个方面，材料力学就是研究构件承载能力的一门科学。 目录}第11页/共101页均不可取§1.1 材料力学的任务三、材料力学的任务 材料力学的任务就是在满足强度、刚度和稳定性的要求下，为设计既经济又安全的构件，提供必要的理论基础和计算方法。若：构件横截面尺寸不足或形状不合理,或材料选用不当 ___ 不满足上述要求, 不能保证安全工作.若：不恰当地加大横截面尺寸或选用优质材料 ___ 增加成本,造成浪费 研究构件的强度、刚度和稳定性,还需要了解材料的力学性能。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。目录变截面杆第12页/共101页——横截面的大小 或形状变化的杆——横截面的大小 形状不变的杆等截面杆§1.1 材料力学的任务四、材料力学的研究对象构件的分类：杆件、板壳*、块体*材料力学主要研究杆件直杆—— 轴线为直线的杆{曲杆—— 轴线为曲线的杆{等截面直杆——等直杆目录第13页/共101页§1.2 变形固体的基本假设 在外力作用下，一切固体都将发生变形，故称为变形固体。在材料力学中，对变形固体作如下假设：1、连续性假设：认为整个物体体积内毫无空隙地充满物质灰口铸铁的显微组织球墨铸铁的显微组织目录第14页/共101页§1.2 变形固体的基本假设2、均匀性假设：认为物体内的任何部分，其力学性能相同普通钢材的显微组织优质钢材的显微组织目录第15页/共101页δ1AFδ2BC§1.2 变形固体的基本假设3、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（沿不同方向力学性能不同的材料称为各向异性材料。如木材、胶合板、纤维增强材料等）4、小变形与线弹性范围认为构件的变形极其微小，比构件本身尺寸要小得多。 如右图，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。目录第16页/共101页§1.3 外力及其分类外力：来自构件外部的力（载荷、约束反力）按外力作用的方式分类体积力：连续分布于物体内部各点 的力。如重力和惯性力表面力：分布力：连续分布于物体表面上的力。如油缸内壁的压力，水坝受到的水压力等均为分布力集中力：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目录第17页/共101页§1.3 外力及其分类按外力与时间的关系分类静载：载荷缓慢地由零增加到某一定值后，就保持不变或变动很不显著，称为静载。动载：载荷随时间而变化。如交变载荷和冲击载荷交变载荷冲击载荷目录第18页/共101页§1.4 内力、截面法和应力的概念内力：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)假想沿m-m横截面将 杆切开(2)留下左半段或右半段(3)将弃去部分对留下部 分的作用用内力代替(4)对留下部分写平衡方 程，求出内力的值。目录第19页/共101页FFaa§1.4 内力、截面法和应力的概念例如MFS目录第20页/共101页