材料力学第一章大连理工.ppt

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1、内容：序言绪论 Chap.1 材料力学的基本概念 1.任务 2.对象 3.假设 4.外力 5.内力 6.应力 7.应变 8.基本变形要求：明确任务，掌握所有概念练习：应变1，静力等效3作业：1-1，3，5，6，7,1,材力1,马红艳工程力学系401,材料力学,84707247,Mechanics of Materials,大连理工大学,教材 材料力学第三版，王守新主编大连理工大学出版社,辅助教材 材料力学学习指导，王守新主编大连理工大学出版社,考评方法,总分100分=平时成绩30%+期末考试成绩70%,平时成绩30分=期中考试10分+作业10分 小论文5分+出勤5分,试验-综合实验楼1楼,共4

2、个，网上选课 按时参加 按规定格式写报告 实验室老师评分 不能与上课时间冲突,作业,每周一上课前交 字母、公式规范 尺规绘图 每次改人数的一半 抄袭、不规范的不改,答疑,时间：每周三下午2:00-4:00地点：力学楼401,材料力学,性质：技术基础课地位：固体力学的基础 工程设计的基础任务：结构设计安全可靠 经济合理重要性：应用广泛 与工程实际结合紧密,材料力学与理论力学的区别,研究对象不同 刚体(理论力学)可变形体(材料力学),材料力学与理论力学的区别,2.运动状态不同 任意(理论力学)平衡(材料力学),材料力学与理论力学的区别,3.研究外力作用效应不同外效应-轨迹、速度、加速度(理论力学)

3、内效应-变形、破坏(材料力学),1.理论分析方法-概念、定理、公式 20世纪初，探索新设计、新结构。,研究方法,2.实验方法,理论尚未解决的问题 研究材料的力学性能 新理论的建立和验证,大型结构实验室,飞机静载试验,现代计算技术与计算机应用。,3.计算机方法,汽车碰撞,计算机方法,内燃机车车体结构有限元分析,计算机方法,5万吨集装箱船船体整体结构强度有限元分析,计算机方法,象山铜瓦门大桥结构设计分析,计算机方法,第一章 材料力学基本概念,1.1 材料力学的任务,基本任务要求构件能正常工作，必须满足三大力学条件：1.强度要求2.刚度要求3.稳定性要求,1.强度要求 强度(strength)材料或

4、构件抵抗破坏的能力不容易破坏-强度高容易破坏-强度低,2.刚度要求 刚度(stiffness)构件抵抗变形的能力不容易变形-刚度大容易变形-刚度小,3.稳定性要求,稳定性(stability)构件维持原有平衡形式的能力,受压的直杆当压力过大时会突然变弯，不能 保持直线形状的平衡形式-压杆失稳。,不允许压杆失稳,强度问题,强度问题,强度问题,前起落架锁连杆安装螺栓(销子)意外断裂。,强度问题,强度问题,强度问题,TKM大桥,强度问题,刚度问题,刚度问题,刚度问题,刚度问题,强度问题 刚度问题,稳定问题,板,壳,块,杆,1.2 材料力学的研究对象,构件(member)基本形式,材料力学的研究对象,

5、材料力学的研究对象,轴线axis,1.杆件(bar)的几何特征,直杆,横截面cross section,形心,等截面杆,曲杆,变截面直杆,杆件bar,等截面直杆,2.材料力学研究对象,-等截面直杆,杆件的计算模型,轴线axis,横截面,1.3 材料力学基本假设,建立理想弹性体模型的必要性 微观上看，材料是不连续、不均匀的，也是各向异性的。,灰口铸铁的显微组织,球墨铸铁的显微组织,普通钢材的显微组织,优质钢材的显微组织,在宏观上，可以认为材料是连续、均匀的，部分工程材料是各向同性的。,1.建立理想弹性体模型的必要性 微观上看，材料是不连续、不均匀的，也是各向异性的。,2.材料力学基本假设,1）连

6、续性假设材料连续无孔隙。力学量可以表示为坐标的连续函数，便于数学分析方法。continuity assumption2）均匀性假设材料各处力学性质相同。homogenization assumption3）各向同性假设材料任意方向力学性质相同。isotropy assumtion 各向同性材料：玻璃，钢铁 各向异性材料：木材，竹子4）小变形假设变形远小于构件尺寸。列平衡方程时可以用变形前的尺寸进行计算，使计算简化。,基本假设的目的:为简化研究工作,关于变形固体的概念,材料力学的研究对象-可变性固体,弹性变形和塑性变形 弹性变形外力去掉后可消失的变形。塑性变形（残余变形）外力去掉后变形不能完全消

7、失，残留的变形。,材料力学的研究对象：连续均匀各向同性的可变形固体材料,主要研究产生弹性变形，变形微小的情况,材料力学的研究思路,外力,内力,应力,强度条件,变形,刚度条件,1.4 外力,一、集中力 F,A,A,单位,N或 kN,外力,二、分布力,单位,N/m或 kN/m,q,线分布力q,合力,大小F=分布图面积 ql,作用线-过分布图形心,外力,分布力 q,线分布力,均布力,非均布力,外力,分布力 p,面分布力,p=z,p=z,单位 Pa,1 Pa=1 N/m2,蓄水池,外力,面分布力 p,压力容器,1.5 内力 截面法,一、内力 internal force,2.附加内力 外力引起，连续分

8、布,1.固有内力,使物体平衡,假想截面,分布内力,3.内力通常指横截面上附加内力向截面形心简化所得主矢和主矩在三个坐标轴方向的分量。（共六个）,内力主矩MO,内力主矢FR,内力分量（简称内力）,扭矩,弯矩,弯矩,轴力,剪力,剪力,二、截面法methed of section 求内力的基本方法,将所求内力的截面用假想平面截成两半，利用任意一半的平衡条件求出该截面内力。,假想截面,1.概念,应力分布内力在一点的集度,1.6 应力stress,工程构件，大多数情形下，内力并非均匀分布，通常“破坏”或“失效”往往从内力集度最大处开始，因此，有必要区别并定义应力概念。,应力就是单位面积上的内力,FQ,F

9、N,应力的定义,正应力s（法向应力）,切应力（切向应力）,切应力t 位于截面内的应力称为切应力,正应力s 垂直于截面的应力称为 正应力 normal stress,单位：Pa,1 Pa=1 N/常用单位：MPa,1 MPa=106 Pa,（剪应力）shear stress,2.正应力和切应力,注意事项,1.讲应力应注意讲是哪一点的应力；2.讲一点应力，应讲是哪一个截面上的 应力;,3.讲一点应力，通常应同时考虑正应 力 和切应力.,1.7 位移 变形 应变,一、位移displacement 线位移 一点空间位置的改变 单位：m,mm 角位移 一面方位的改变 rad,二、变形 deformati

10、on,尺寸改变 形状改变 变形引起位移,三、应变strain,线应变(linear strain)一点在某方向上尺寸改变程度的描述。切应变(shearing strain)过一点两互相垂直截面的角度改变。,直角改变量,=+,微元体element,注释,线应变 与点的位置有关；与 x 的方向有关；伸长变形为正；无量纲。切应变 与点的位置有关；与垂直两边的方位有关；无量纲。,1.8 杆件变形的基本形式,1.轴向拉伸和压缩 axial tension or compression,拉伸,压缩,2.剪切shear,3.扭转torsion,联轴器,轴,4.平面弯曲plane bending,结论与讨论,1.材料力学研究杆件的强度、刚度、稳定性问题，因此其研究对象为 变形体，不再是刚体。应注意适用于刚体的概念、原理和 方法，用于变形体时是否适用 如静力等效、力线平移等。,注意 静力等效、力线平移的适用条件,适用于刚体,请判断下列简化在什么情形下是正确的，什么情形下是不正确的：,请判断下列简化在什么情形下是正确的，什么情形下是不正确的：,A,C,B,作业,1-1 1-3 1-5 1-6 1-7,