材料力学教学绪论PPT1.ppt

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1、材料力学,第5版 刘鸿文主编高等教育出版社主讲教师：胡卫华,Mechanics of Materials,1.纪律 discipline(1)上课：不可以说话(2)作业：每周第一次课交，过期不侯,不接受补交.(3)警钟：缺勤三次免修；作业三次不交平时成绩为零；迟到三次记旷课一次(4)平时：上课之前请擦黑板,2.考核方式及成绩组成比例：本课程为考试课程。成绩组成:平时占30%(含实验,作业,考勤等),考试占70%。,3.下列情形之一被认为本课程不及格(1)、实验课缺席者(因故不能按事先预定时间做实验者，应与实验教师联系及时补做)；(2)、总评成绩在60分以下者。,希望你能喜欢我的课；,希望你能勇

2、于回答我的问题；,希望你能敢于向我提出问题；,希望你能通过我的课程，培养创新精神，增强能力。,我 的 希 望,从古代的八大奇迹，到现代的各种建筑，从都江堰到三峡工程，从摩天大楼到地下工程，从古朴破旧的赵州桥到多彩多姿的大桥，从海洋平台到航空航天空间站，从高速列车到机器人，无一不是工程。而在这些工程中,无一不充满着力学的知识。,力学与工程紧密结合。是一门既古老又年轻的学科，它对于近、现代科学技术的进步，有重要的影响。在复合材料，智能结构的研究;振动、噪声控制；稳定性和可操纵性方面都有不可替代的地位.,力学与工程,Why to study？,罗德港巨人雕像,万里长城,亚历山大灯塔,摩索拉斯陵墓,力

3、学与生活,教室等建筑物的设计制造,打篮球,打台球,踢足球,打乒乓球,放风筝,跳伞,飞行表演等无一不充满着力学知识.只要我们用心生活,用心观察,我们将会发现力学是多么可爱,生活是多么有趣。,How to study and study well？,Use your hands，eyes，brain and heart,I believe you can！,第一章 绪论,1638年：关于两种新科学的叙述与证明,伽利略 Galilei 1564-1642,悬臂梁应力分布,简支梁受集中载荷的最大弯矩,等强度梁截面形状,空、实心圆柱抗弯强度比较,一 材料力学的发展简史,伽利略创建了材料力学,这些文章的发

4、表开创了材料力学的新纪元。,绪 论,17世纪以后，,法国科学家 纳维 1826年著材料力学,法国科学家 库仑（17361806）,通过实验修正了伽利略的错误，提出了最大切应力强度理论,推进了材料力学的进程。奠定了材料力学的基础。,从18世纪起，材料力学开始沿着科学理论的方向向前发展。,材料力学作为一门独立的课程掀开了历史的篇章。,绪 论,绪 论,人类历史有多久，力学的历史就有多久。,“力”是人类对自然的省悟。,材料力学的影子,2.建于唐末（857年）的山西五台山佛光寺东大殿,材料力学的影子,材料力学的影子,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,

5、900多年来历经数次地震不倒，现存唯一木塔,3、山西应县木塔,材料力学的影子,4都江堰,材料力学的影子,都江堰安澜桥,安澜桥的拉绳,材料力学的影子,5赵州桥,桥长64.40米，跨径37.02米，是当今世界上跨径最大、建造最早的单孔敞肩型石拱桥。这是世界造桥史的一个创造。,材料力学的影子,赵州桥经历了10次水灾，8次战乱和多次地震，特别是1966年邢台发生的7.6级地震，邢台距这里有40多公里，这里也有四点几级地震，赵州桥都没有被破坏,材料力学的影子,上海 东方电视塔 高300m 球径45m,航空航天器,汽车碰撞试验,建筑物控制爆破,抗震模型试验（破坏部位、破坏形式、抗震能力）,返回主目录,飞

6、机 整 机 结 构 强 度 实 验 机翼破坏实验,机 身 结 构 强 度 实 验,人类生存的基本要求：安全,二 材料力学的任务,为了确保结构或机械在外力作用下安全正常工作，对零构件提出以下要求：,1、具有足够的强度,Golden Bridge,2、具有足够的刚度,摇臂钻床的摇臂,3、具有足够的 稳定性,构件保持原有平衡状态的能力,装载机,脚手架中的压杆,工程结构的强度、刚度和稳定问题,绪 论,自行车结构也有强度、刚度和稳定问题,绪 论,大型汽轮机 转子,结构的破坏例：,轴 叶轮 疲劳断裂破坏,转子轴 疲劳开裂 疲劳断裂破坏,叶片击穿厂房,著名的海难事件：泰坦尼克号沉船事件,40人死亡；18人受

7、伤；直接经济损失631万元。,1999年1月4日，重庆綦江彩虹桥发生垮塌，造成：,重庆綦江彩虹桥整体垮塌,他们做梦也未想到，如此美丽形态和名字的桥，在他们脚下消失，就这么短短一座人行过江桥，他们竟走不到对岸,重庆綦江彩虹桥整体垮塌,2000年月25日，法航协和式客机坠毁，113人死亡。,地面铁条使轮胎爆裂，碎片侵入发动机。,台南高屏大桥断裂,2000年8月27日下午3时20分，台湾南部高屏大桥断裂，大桥中间下陷部分长达100米。17辆车坠河，22人受伤。采沙过度，河面沉降10余米，桥墩先断裂。,2007年5月广东佛山九江大桥被运沙船只撞断桥墩导致桥面断裂,比萨斜塔,全部用白色大理石砌成，塔高5

8、4.5米，塔身从三层开始倾斜，直到完工还在持续倾斜,山西应县木塔,2转角增设一柱增加了构架的稳定性,1八角形，应力分布较均匀；,空间站和航天器,绪 论,兵器工业 飞机与导弹,绪 论,兵器工业,绪 论,民用航空,绪 论,车辆与道路,绪 论,大型桥梁的强度 刚度 稳定问题,绪 论,澳 门 桥,上海南浦大桥,我国著名桥梁,南京长江大桥,绪 论,大型桥梁的强度 刚度 稳定问题,高层建筑,大跨度桥梁,海洋石油钻井平台,长江三峡工程,机器人技术,高速列车,1-2 材料力学与生产实践的关系,20世纪以前，推动近代科学技术与社会进步的蒸汽机、内 燃机、铁路、桥梁、船舶、兵器等，无一不是材料力学知识的累积、应用

9、和完善的基础上逐渐形成和发展起来的。,20世纪产生的诸多高新技术，如高层建筑、大跨度桥梁、海洋平台、精密仪器、航空航天器、机器人、高速列车以及大型水利工程等许多重要工程更是在材料力学指导下得以实现，并不断发展完善的。,必须要学好材料力学,学好力学，具备良好的力学素质是我们对社会的重要责任,上面提到了术语和概念1、构件 Component or Member：工程结构或机械的各 组成部分 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 外载荷4、变形 Deformation：在载荷的作用下，构件的形状

10、及 尺寸发生的变化称为变形,各向同性与各向异性,微观各向异性，宏观各向同性；微观各向异性，宏观各向异性。,微观不连续，宏观连续。微观不均匀，宏观均匀。,均匀连续问题,三 变形固体及其基本假设,变形固体（deformable body）,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。,各向同性与各向异性,灰口铸铁的 显微组织,均匀连续问题,球墨铸铁的 显微组织,各向同性与各向异性,均匀连续问题,普通钢材的 显微组织,各向同性与各向异性,均匀连续问题,优质钢材的 显微组织,各向同性与各向异性,均匀连续问题,高分子材料 微观结构,各向同性与各

11、向异性,均匀连续问题,固体力学的研究对象是可变形固体。变形与材料有关。为研究方便，采用下述基本假设：（Fundamental Assumptions）,homogenization and continuity assumption,isotropy assumption,1.在研究平衡问题时，不考虑构件变形对力作用的影响,2.在讨论构件变形时，允许用垂线代替圆弧。,使得问题变成线性问题,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。,3)小变形假设Small deformation,四,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

12、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：（static load）,动载：（dynamic load）,缓慢加载（a0）,快速加载（a0），或冲击加载,四、外力及其分类：,1.内力（internal force）,由于外部原因（载荷、温度变化等）引起的同一物体不同部分之间相互作用力的改变量受力构件内相邻两部分间的相互作用力，称为内力。,内力完全由外力引起，并随着外力改变而改变；,这个力若超过了材料所能承受的极限值，杆件就要在 m-

13、m 面处断裂；,内力反映了材料对外力有抗力，并传递外力。,1）内力的概念,构件因受力作用而变形，其内部各部分（各点）之间因相对位置改变而引起的相互作用力。,五、内力、截面法及应力的概念,2.求内力的方法截面法,1、切,2、抛,3、代,4、平,p是矢量，法向分量称正应力(Normal Stress)；切向分量称剪应力(Shearing Stress)。,定义：是指分布内力系在某点的集度，它反映内力系在某点的强弱程度,应力的国际单位为Pa 1N/m2=1Pa（帕斯卡）1MPa=106Pa 1GPa=109Pa,五,4、变形及应变,变形：物体受力后几何形状或尺寸的改变。,线应变、剪应变分别与s、t的

14、作用相对应。,线应变：过M点线段的尺寸改变。,剪应变：过M点直角形状的改变,1、构件,2、构件分类,构件的分类：,杆件、板壳*、块体*,六、构件的分类 杆件的基本变形,六,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*,杆：一个方向的尺寸远大于其它两个方向的尺寸,纵向（长的一个方向）横向（短的两个方向）,横截面：垂直于长度方向的截面,轴 线：所有横截面形心的连线 横截面和轴线是相互垂直的,直 杆：轴线为直线等直杆：轴线为直线，横截面相同曲 杆：轴线为曲线,拉伸(Tension),B,A,A,B,B,B,C,C,B,杆件的四种基本变形形式：(1)拉伸或压缩杆受杆一对大小相等，方向相反的纵向力，力的作用线与轴线重合,压缩(Compression),2.剪切(Direct Shear),杆受一对大小相等，方向相反的横向力，力的作用线靠得很近,3.扭转(torsion),杆受一对大小相等，方向相反的力偶，力偶作用面垂直于杆轴线,4.弯曲(bending),杆受一对大小相等，方向相反的力偶，力偶作用面是包含轴线的纵向面,组合受力(composite deformation),谢谢大家,