材料力学：第一章 绪论

材料力学课件材料力学课件Fuzhou UniversityMECHANICS OF MATERIALS材料力学课件材料力学课件Fuzhou University # 材料力学的任务和研究对象材料力学的任务和研究对象 # 材料力学的基本假设材料力学的基本假设 # 外力、内力和截面法外力、内力和截面法 # 正应力与切应力正应力与切应力 # 正应变与切应变正应变与切应变 # 杆件变形的基本形式杆件变形的基本形式 材料力学课件材料力学课件Fuzhou University主要任务：主要任务：材料力学是研究构件在外力作材料力学是研究构件在外力作用下变形、受力和破坏或失效规律，为合用下变形、受力和破坏或失效规律，为合理设计构件提供有关强度、刚度与稳定性理设计构件提供有关强度、刚度与稳定性分析的基本理论与方法。分析的基本理论与方法。材料力学课件材料力学课件Fuzhou University强度强度：是指构件在外力作用下抵抗破坏的：是指构件在外力作用下抵抗破坏的能力。能力。 刚度刚度：是指构件在外力作用下抵抗变形：是指构件在外力作用下抵抗变形的能力的能力稳定性稳定性：是指构件在外力作用下保持其：是指构件在外力作用下保持其原有平衡状态的能力。原有平衡状态的能力。材料力学课件材料力学课件Fuzhou University强度问题强度问题材料力学课件材料力学课件Fuzhou University检修汽轮机转子强度问题强度问题材料力学课件材料力学课件Fuzhou University刚度问题刚度问题材料力学课件材料力学课件Fuzhou University水平下调式三辊卷板机水平下调式三辊卷板机 刚度问题刚度问题材料力学课件材料力学课件Fuzhou University稳定问题稳定问题材料力学课件材料力学课件Fuzhou University高压输电线路保持相间距离的受压构件稳定问题稳定问题材料力学课件材料力学课件Fuzhou University稳定问题稳定问题材料力学课件材料力学课件Fuzhou University任务任务：在保证构件满足强度、刚度和稳：在保证构件满足强度、刚度和稳定性的要求下，为设计既经济又安全的定性的要求下，为设计既经济又安全的构件构件,提供必要的理论基础和计算方法。提供必要的理论基础和计算方法。材料力学课件材料力学课件Fuzhou University材料力学课件材料力学课件Fuzhou University材料力学课件材料力学课件Fuzhou University材料力学课件材料力学课件Fuzhou University材料力学课件材料力学课件Fuzhou University材料力学课件材料力学课件Fuzhou University优质钢材的显微组织材料力学课件材料力学课件Fuzhou University材料力学课件材料力学课件Fuzhou University在研究平衡问题时，不考虑在研究平衡问题时，不考虑构件变形对力作用的影响构件变形对力作用的影响材料力学课件材料力学课件Fuzhou University1. 1. 外力外力：包括外加载荷和约束反力包括外加载荷和约束反力v按外力在构件表面的分布情况：按外力在构件表面的分布情况：分布力和集中力分布力和集中力分布力：分布力：连续分布在构件表面某一范围的力，连续分布在构件表面某一范围的力， 如作用于船体上的水压力如作用于船体上的水压力集中力：集中力：假设作用于构件某一点的力，假设作用于构件某一点的力， 如车轮和地面之间的接触力如车轮和地面之间的接触力材料力学课件材料力学课件Fuzhou University材料力学课件材料力学课件Fuzhou Universityv按外力随时间变化的情况：按外力随时间变化的情况：静载荷和动载荷静载荷和动载荷静载荷：静载荷：随时间变化极其缓慢或不变的载荷，随时间变化极其缓慢或不变的载荷，加载过程中构件的加速度可以忽略不计加载过程中构件的加速度可以忽略不计动载荷：动载荷：随时间显著变化，随时间显著变化，使构件各质点产生显著使构件各质点产生显著的加速度的加速度注意注意：外力的正负号取决于所建立的坐标系，与坐外力的正负号取决于所建立的坐标系，与坐标轴同向的为正，反向为负。标轴同向的为正，反向为负。交变载荷：交变载荷：随时间作周期性变化的动载荷。随时间作周期性变化的动载荷。冲击载荷：冲击载荷：瞬间内发生突然变化所引起的动载荷。瞬间内发生突然变化所引起的动载荷。材料力学课件材料力学课件Fuzhou University2. 2. 内力：内力：由于外力作用，引起的构件内部相连部分之由于外力作用，引起的构件内部相连部分之间因相对位置改变而产生的相互作用力间因相对位置改变而产生的相互作用力3. 3. 截面法：截面法：将杆件假想切开以显示内力，并由平衡条件建将杆件假想切开以显示内力，并由平衡条件建立内力与外力的关系，从而确定内力的方法。立内力与外力的关系，从而确定内力的方法。注意：注意：内力分析是解决构件强度、刚度与稳定性问题的关内力分析是解决构件强度、刚度与稳定性问题的关键。内力的正负号根据规定，不同变形的内力有不键。内力的正负号根据规定，不同变形的内力有不同的规定。同的规定。材料力学课件材料力学课件Fuzhou University应用力系简化理论，将连续分布力向截面形心简应用力系简化理论，将连续分布力向截面形心简化，简化结果是：化，简化结果是：轴力：轴力：沿轴线的内力分量沿轴线的内力分量FN剪力：剪力：作用线位于所切横截面的内力分量作用线位于所切横截面的内力分量FSy与FSz 扭矩：扭矩：矢量沿轴线的内力偶矩分量矢量沿轴线的内力偶矩分量Mx弯矩：弯矩：矢量位于所切横截面的内力偶矩分量矢量位于所切横截面的内力偶矩分量My 与Mz材料力学课件材料力学课件Fuzhou UniversityN00yFPF00OMPaMNFPMPa材料力学课件材料力学课件Fuzhou University材料力学课件材料力学课件Fuzhou University1. 1. 应力：应力：内力分布集度称为应力内力分布集度称为应力为了引入应力的概念，首先围绕为了引入应力的概念，首先围绕m点取微小面积点取微小面积A，其上作用着内力，其上作用着内力F ，平均应力定义为，平均应力定义为avFpA材料力学课件材料力学课件Fuzhou University0ddlimAFFpAA 材料力学课件材料力学课件Fuzhou UniversityNN0ddlimAFFAA正应力正应力: :沿截面法向的应力分量沿截面法向的应力分量切应力：切应力：沿截面切向的应力分量沿截面切向的应力分量p m 222pSS0ddlimAFFAA材料力学课件材料力学课件Fuzhou University1. 1. 应变：应变：与刚度有关的量，主要是载荷引起的与刚度有关的量，主要是载荷引起的变形。变形。 注意：注意：变形的大小用位移和应变来度量。变形的大小用位移和应变来度量。 ka的原长为的原长为 ，变形后的长度，变形后的长度为为 ，则棱边的平均正应变，则棱边的平均正应变为：为：sussuav材料力学课件材料力学课件Fuzhou University 平均正应变的极限值：平均正应变的极限值：sus0lim称为称为k k点沿点沿棱边棱边ka方向的方向的正应变正应变2 2、切应变、切应变微体相邻棱边所夹直角的改变量，微体相邻棱边所夹直角的改变量，用用 表示，单位为表示，单位为radrad材料力学课件材料力学课件Fuzhou University轴向拉伸和压缩轴向拉伸和压缩材料力学课件材料力学课件Fuzhou University福州三县洲闽江大桥福州三县洲闽江大桥 Golden Gate Bridge 旧金山金门大桥旧金山金门大桥 材料力学课件材料力学课件Fuzhou University剪切剪切材料力学课件材料力学课件Fuzhou University扭转扭转材料力学课件材料力学课件Fuzhou University材料力学课件材料力学课件Fuzhou University弯曲弯曲材料力学课件材料力学课件Fuzhou UniversityPPPPPP材料力学课件材料力学课件Fuzhou UniversityN材料力学课件材料力学课件Fuzhou University材料力学课件材料力学课件Fuzhou University材料力学课件材料力学课件Fuzhou University组合受力组合受力(complex loads and deformation) 由基本受力形式中的两种或两种以上所共同形成的受由基本受力形式中的两种或两种以上所共同形成的受力与变形形式即为组合受力与变形力与变形形式即为组合受力与变形 。 材料力学课件材料力学课件Fuzhou UniversityCAmBPrPtCAmyzxPrPtMB材料力学课件材料力学课件Fuzhou University