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Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,工程力学,项目四 材料力学基本知识,*,项目四,材料力学基本知识,1,项目四,材料力学基本知识,课题,4.1,材料力学的任务,课题,4.2,变形固体的基本假设,课题,4.3,内力、截面法和应力概念,课题,4.4,杆件变形的基本形式,2,课题,4.1,材料力学的任务,一、构件的承载能力,构件的承载能力通常由以下三个方面来衡量：,1,、强度要求,2,、刚度要求,3,、稳定性要求,3,对构件在荷载作用下正常工作的要求,.,具有足够的强度,荷载作用下构件不断裂，荷载去除后构件不产生过大的永久变形,(,塑性变形,),F,F,(a),F,F,钢筋,(b),二、材料力学的任务,4,美国的,Tacoma,老桥于,1940,年,11,月,7,日因风力引起的振动而产生断裂破坏。,5,荷载未作用时,塑形变形示例,荷载作用下,F,荷载去除后,6,塑形变形示例,7,.,具有足够的刚度,荷载作用下的弹性变形不超过工程允许范围。,荷载未作用时,荷载去除后,荷载作用下,F,8,弹性变形示例,9,.,满足稳定性要求,对于理想中心压杆是指荷载作用下杆件能保持原有形态的平衡。,理想中心压杆,10,理想中心压杆,11,在满足上述强度、刚度和稳定性要求的同时，须尽可能合理选用材料和降低材料消耗量，以节约投资。,材料力学包含的两个方面,理论分析,实验研究,测定材料的力学性能；解决某些不能全靠理论分析的问题,12,材料力学与生产实践的关系,赵州桥,(,石拱桥,),595-605,年建，充分利用石料的抗压缩强度好的特性。,安澜竹索桥,(,宋代建,)(,1964,年改为钢缆承托的索桥,),充分利用竹材的抗拉伸强度好的特性。,13,通过实验建立理论的初期,伽利略,(,G.Galileo,),1638,年提出计算梁强度的公式,(,但结论不正确,),胡克,(,R.Hooke,),1678,年发表根据实验得出的物理定律,胡克定律,14,材料力学是随生产的发展而建立的关于强度、刚度和稳定性计算的理论。,生产实践,科学实验,材料力学,15,课题,4.2,变形固体的基本假设,材料在荷载作用下都会产生变形,尺寸改变和形状改变,可变形固体。,对可变形固体的基本假设：,.,连续性假设,无空隙、密实连续。,(1),从受力构件内任意取出的体积单元内均不含空隙；,(2),变形必须满足几何相容条件，变形后的固体内既无“空隙”，亦不产生“挤入”现象。,据此：,16,.,均匀性假设,各点处材料的力学性能相同。对常用工程材料，尚有各向同性假设。,.,小变形假设,构件在承受荷载作用时，其变形与构件的原始尺寸相比甚小，甚至可以略去不计。,17,课题,4.3,内力、截面法和应力概念,一、内力,材料力学的研究对象是构件，对于所取的研究对象来说，周围的其他物体作用于其上的力均为外力，这些外力包括荷载、约束力、重力等。按照外力作用方式的不同，外力又可分为分布力和集中力。,18,二、截面法,将杆件用截面假想地切开以显示内力，,并由平衡条件建立内力和外力的关系确定内力的方法，称为截面法。,综上所述，截面法可归纳为以下三个步骤：,1,、假想截开 在需求内力的截面处，假想用一截面把构件截成,两部分。,2,、任意留取 任取一部分为究研对象，将弃去部分对留下部分,的作用以截面上的内力,N,来代替。,3,、平衡求力 对留下部分建立平衡方程，求解内力。,19,三、应力,全应力,P,的方向即,F,的方向。,通常将应力分解成垂直于截面的法向分量,和相切于,截面的切向分量,其中,称正应力，,称为切应力。,20,课题,4.4,杆件变形的基本形式,.,轴向拉伸或轴向压缩,木压杆,21,直杆 曲杆,主要几何因素：横截面、轴线,等截面杆和变截面杆,22,.,剪切,23,剪切变形,24,.,扭转,25,扭转变形,26,.,弯曲,F,1,=,F,2,时,(,从而亦有,F,A,=,F,B,),车轴的,AB,部分不受剪切,纯弯曲,。,车轴的外伸部分既受弯又受剪,横力弯曲,27,弯曲变形,28,工程中常用构件在荷载作用下，大多为几种基本变形形式的组合,组合变形。,烟囱,(,压缩,+,横力弯曲,),齿轮传动轴,(,扭转,+,水平面内横力弯曲,+,竖直面内横力弯曲,),厂房吊车立柱,(,压缩,+,纯弯曲,),29,30,小,结,本章介绍了材料力学的研究对象和任务。,一、构件的承载能力包括强度、刚度和稳定性。,1,、强度：构件抵抗破坏（断裂或产生显著塑性变形）的能力称为强度。,2,、刚度：构件抵抗变形的能力称为刚度。,3,、稳定性：构件保持原有平衡形式的能力称为稳定性。,二、变形固体是理想化的力学模型，几个基本假设是材料力学研究的基础。,1,、连续性假设,2,、均匀性假设,3,、各向同性假设,4,、小变形假设,三、内力、截面法和应力概念,1,、内力：是指因外力作用使构件发生变形时，构件的各质点间的相对位置改变而引起的“附加内力”，即分子结合力的改变量。,2,、截面法求解应力是材料力学的一个基本方法。,3,、应力：内力在截面上的分布集中程度称为应力。,四、杆件变形的基本形式,1,、拉伸或压缩,2,、剪切,3,、扭转,4,、弯曲,31,
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