刘鸿文版材料力学课件.ppt

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1、1,材料力学,教学基本安排,理学院 工程与力学系 联系电话：88791766、,授课教师赵国旗,2,材料力学教学基本安排,课内学时：(65H+10H）=75H,本人办公地点：售票处西对面平房内,教材：刘鸿文编（材料力学上、下册）,请各班学习委员负责收发作业(请按学号排序并装订好)，及时转达大家的建议和要求.(答疑时间及地点另行通知),作业要求:1、做在材料力学习题册上(每周 周四交上一周的作业)2、谢绝相互抄作业,3,材料力学课程学习要点,二、基本理论,一、基本概念,三、基本分析和研究方法,四、分析和解决工程实际问题的能力,掌握三个基本点、培养一种能力,注重理论联系实际、学习建立力学模型的基本

2、方法,例如：学会观察日常生活中的力学问题，工程中的力学问题，各种结构的受力特点等。,4,课程学习基本要求,将不定期进行课堂分析讨论练习,每次课后做 3-4个习题,希望多提问题，在讨论中学习,(平时成绩占总成绩的 20-30%,依据作业质量、上课到课情况、课堂练习、实验成绩等评定),请:基础较好，希望自学本课程,不准备听课的同学在两周内提交申请，本课程将进行考勤,两周以后，不再接受新的申请.,5,材料力学刘鸿文主编(第4版)高等教育出版社,目录,6,第一章 绪 论,目录,7,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

3、变形与应变1.6 杆件变形的基本形式,目录,8,1.1 材料力学的任务,传统具有柱、梁、檩、椽的木制房屋结构,古代建筑结构,目录,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,一、材料力学与工程应用,9,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,1.1 材料力学的任务,10,四川彩虹桥坍塌,目录,1.1 材料力学的任务,11,美国纽约马尔克大桥坍塌,比萨斜塔,1.1 材料力学的任务,12,目录,1.1 材料力学的任务,1、构件：工程结构或机械的每一组

4、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。,二、基本概念,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）,13,3、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。,刚度：在载荷作用下，构件抵抗变形的能力。,塑性变形(残余变形)外力解除后不能消失,弹性变形 随外力解除而消失,1.1 材料力学的任务,目录,14,1.1 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

5、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,15,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,1.1 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。,三、材料力学的任务,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,16,构件的分类：杆件、板壳*、块体*,1.1 材料力学的任务,材料

6、力学主要研究杆件,等截面直杆,等直杆,四、材料力学的研究对象,直杆 轴线为直线的杆,曲杆 轴线为曲线的杆,目录,17,1.2 变形固体的基本假设,1、连续性假设认为整个物体体积内毫无空隙地充满物质,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：,目录,灰口铸铁的显微组织,球墨铸铁的显微组织,18,2、均匀性假设认为物体内的任何部分，其力学性能相同,1.2 变形固体的基本假设,普通钢材的显微组织,优质钢材的显微组织,目录,19,1.2 变形固体的基本假设,如右图，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

7、。,4、小变形与线弹性范围,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）,认为构件的变形极其微小，比构件本身尺寸要小得多。,目录,20,1.3 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：,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,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,分布力：,集中力：,目录,21,按外力与时间的关系分类,载荷缓

8、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。,静载：,动载：,载荷随时间而变化。,如交变载荷和冲击载荷,1.3 外力及其分类,交变载荷,冲击载荷,目录,22,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:切、去、代、平,目录,1.4 内力、截面法和应力的概念,(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。,23,FS,M,目录,1.4 内力、截面法和应力的概念,例如,24,例 1.1 钻床,求：截面m-m上的内力。,用截面m-m将钻床截为两部分，取上

9、半部分为研究对象，,解：,受力如图：,1.4 内力、截面法和应力的概念,列平衡方程:,目录,FN,M,25,目录,1.4 内力、截面法和应力的概念,为了表示内力在一点处的强度，引入内力集度,即应力的概念。,平均应力,C点的应力,应力是矢量，通常分解为,正应力,切应力,应力的国际单位为 Pa（帕斯卡）,1Pa=1N/m2,1kPa=103N/m2,1MPa=106N/m2,1GPa=109N/m2,26,1.5 变形与应变,1.位移,刚性位移；,变形位移。,2.变形,物体内任意两点的相对位置发生变化。,取一微正六面体,两种基本变形：,线变形 线段长度的变化,角变形 线段间夹角的变化,目录,27,3.应变,x方向的平均应变：,正应变（线应变）,1.5 变形与应变,M点处沿x方向的应变：,切应变（角应变）,类似地，可以定义,M点在xy平面内的切应变为：,均为无量纲的量。,目录,28,1.5 变形与应变,例 1.2,已知：薄板的两条边固定，变形后ab,ad仍为直线。,解：,目录,求：ab 边的m 和 ab、ad 两边夹角的变化。,29,拉伸（压缩）变形,拉伸（压缩）、剪切、扭转、弯曲,剪切变形,杆件的基本变形：,目录,1.6 杆件变形的基本形式,30,扭转变形,弯曲变形,目录,1.6 杆件变形的基本形式,