4项目四材料力学基本知识

工程力学,项目四 材料力学基本知识,*,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,*,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,*,工程力学电子教案,材料力学绪论,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,*,1,项,目,目,四,四材,料,料,力,力,学,学,基,基,本,本,知,知,识,识,2,项,目,目,四,四材,料,料,力,力,学,学,基,基,本,本,知,知,识,识,课,题,题,4.1,材,料,料,力,力,学,学,的,的,任,任,务,务,课,题,题,4.2,变,形,形,固,固,体,体,的,的,基,基,本,本,假,假,设,设,课,题,题,4.3,内,力,力,、,、,截,截,面,面,法,法,和,和,应,应,力,力,概,概,念,念,课,题,题,4.4,杆,件,件,变,变,形,形,的,的,基,基,本,本,形,形,式,式,3,课,题,题,4.1,材,料,料,力,力,学,学,的,的,任,任,务,务,一,、,、,构,构,件,件,的,的,承,承,载,载,能,能,力,力,构,件,件,的,的,承,承,载,载,能,能,力,力,通,通,常,常,由,由,以,以,下,下,三,三,个,个,方,方,面,面,来,来,衡,衡,量,量,：,：,1,、强度要求,2,、刚度要求,3,、稳定性要,求,求,4,对构件在荷,载,载作用下正,常,常工作的要,求,求,.,具有足够的,强,强度,荷载作用下,构,构件不断裂,，,，荷载去除,后,后构件不产,生,生过大的永,久,久变形,(,塑性变形,),F,F,(a),F,F,钢筋,(b),二、材料力,学,学的任务,5,美国,的,的,Tacoma,老桥,于,于,1940,年,11,月,7,日因,风,风力,引,引起,的,的振,动,动而,产,产生,断,断裂,破,破坏,。,。,6,荷载未作用时,塑形,变,变形,示,示例,荷载作用下,F,荷载去除后,7,塑形,变,变形,示,示例,8,.,具有,足,足够,的,的刚,度,度,荷载,作,作用,下,下的,弹,弹性,变,变形,不,不超,过,过工,程,程允,许,许范,围,围。,荷载未作用时,荷载去除后,荷载作用下,F,9,弹性变,形,形示例,10,.,满足稳,定,定性要,求,求,对于理,想,想中心,压,压杆是,指,指荷载,作,作用下,杆,杆件能,保,保持原,有,有形态,的,的平衡,。,。,理想中,心,心压杆,11,理想中,心,心压杆,12,在满足,上,上述强,度,度、刚,度,度和稳,定,定性要,求,求的同,时,时，须,尽,尽可能,合,合理选,用,用材料,和,和降低,材,材料消,耗,耗量，,以,以节约,投,投资。,材料力,学,学包含,的,的两个,方,方面,理论分,析,析,实验研,究,究,测定材,料,料的力,学,学性能,；,；解决,某,某些不,能,能全靠,理,理论分,析,析的问,题,题,13,材料力,学,学与生,产,产实践,的,的关系,赵州桥,(,石拱桥,),595-605,年建，,充,充分利,用,用石料,的,的抗压,缩,缩强度,好,好的特,性,性。,安澜竹,索,索桥,(,宋代建,)(,1964,年改为,钢,钢缆承,托,托的索,桥,桥,),充分利,用,用竹材,的,的抗拉,伸,伸强度,好,好的特,性,性。,14,通过实,验,验建立,理,理论的,初,初期,伽利略,(,G.Galileo,),1638,年提出,计,计算梁,强,强度的,公,公式,(,但结论,不,不正确,),胡克,(,R.Hooke,),1678,年发表,根,根据实,验,验得出,的,的物理,定,定律,胡克定,律,律,15,材料力,学,学是随,生,生产的,发,发展而,建,建立的,关,关于强,度,度、刚,度,度和稳,定,定性计,算,算的理,论,论。,生产实,践,践,科学实,验,验,材料力,学,学,16,课题,4.2,变形固,体,体的基,本,本假设,材料在,荷,荷载作,用,用下都,会,会产生,变,变形,尺寸改,变,变和形,状,状改变,可变形,固,固体。,对可变,形,形固体,的,的基本,假,假设：,.,连续性,假,假设,无空隙,、,、密实,连,连续。,(1),从受力,构,构件内,任,任意取,出,出的体,积,积单元,内,内均不,含,含空隙,；,；,(2),变形必,须,须满足,几,几何相,容,容条件,，,，变形,后,后的固,体,体内既,无,无“空,隙,隙”，,亦,亦不产,生,生“挤,入,入”现,象,象。,据此：,17,.,均匀性,假,假设,各点处,材,材料的,力,力学性,能,能相同,。,。对常,用,用工程,材,材料，,尚,尚有各,向,向同性,假,假设。,.,小变形,假,假设,构件在,承,承受荷,载,载作用,时,时，其,变,变形与,构,构件的,原,原始尺,寸,寸相比,甚,甚小，,甚,甚至可,以,以略去,不,不计。,18,课题,4.3,内力、,截,截面法,和,和应力,概,概念,一、内,力,力,材料力,学,学的研,究,究对象,是,是构件,，,，对于,所,所取的,研,研究对,象,象来说,，,，周围,的,的其他,物,物体作,用,用于其,上,上的力,均,均为外,力,力，这,些,些外力,包,包括荷,载,载、约,束,束力、,重,重力等,。,。按照,外,外力作,用,用方式,的,的不同,，,，外力,又,又可分,为,为分布,力,力和集,中,中力。,19,二、截,面,面法,将杆件,用,用截面,假,假想地,切,切开以,显,显示内,力,力，,并由平,衡,衡条件,建,建立内,力,力和外,力,力的关,系,系确定,内,内力的,方,方法，,称,称为截,面,面法。,综上所,述,述，截,面,面法可,归,归纳为,以,以下三,个,个步骤,：,：,1,、假想,截,截开,在,在需求,内,内力的,截,截面处,，,，假想,用,用一截,面,面把构,件,件截成,两部分,。,。,2,、任意,留,留取,任,任取一,部,部分为,究,究研对,象,象，将,弃,弃去部,分,分对留,下,下部分,的作用以,截,截面上的,内,内力,N,来代替。,3,、平衡求,力,力 对留,下,下部分建,立,立平衡方,程,程，求解,内,内力。,20,三、应力,全应力,P,的方向即,F,的方向。,通常将应,力,力分解成,垂,垂直于截,面,面的法向,分,分量,和相切于,截面的切,向,向分量,其中,称正应力,，,，,称为切应,力,力。,21,课题,4.4,杆件变形,的,的基本形,式,式,.,轴向拉伸,或,或轴向压,缩,缩,木压杆,22,直杆,曲,曲杆,主要几何,因,因素：横,截,截面、轴,线,线,等截面杆,和,和变截面,杆,杆,23,.,剪切,24,剪切变形,25,.,扭转,26,扭转变形,27,.,弯曲,F,1,=,F,2,时,(,从而亦有,F,A,=,F,B,),车轴的,AB,部分不受,剪,剪切,纯弯曲。,车轴的外,伸,伸部分既,受,受弯又受,剪,剪,横力弯曲,28,弯曲变形,29,工程中常,用,用构件在,荷,荷载作用,下,下，大多,为,为几种基,本,本变形形,式,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,),30,31,小结,本章介绍,了,了材料力,学,学的研究,对,对象和任,务,务。,一、构件,的,的承载能,力,力包括强,度,度、刚度,和,和稳定性,。,。,1,、强度：,构,构件抵抗,破,破坏（断,裂,裂或产生,显,显著塑性,变,变形）的,能,能力称为,强,强度。,2,、刚度：,构,构件抵抗,变,变形的能,力,力称为刚,度,度。,3,、稳定性,：,：构件保,持,持原有平,衡,衡形式的,能,能力称为,稳,稳定性。,二、变形,固,固体是理,想,想化的力,学,学模型，,几,几个基本,假,假设是材,料,料力学研,究,究的基础,。,。,1,、连续性,假,假设,2,、均匀性,假,假设,3,、各向同,性,性假设,4,、小变形,假,假设,三、内力,、,、截面法,和,和应力概,念,念,1,、内力：,是,是指因外,力,力作用使,构,构件发生,变,变形时，,构,构件的各,质,质点间的,相,相对位置,改,改变而引,起,起的“附,加,加内力”,，,，即分子,结,结合力的,改,改变量。,2,、,截,截,面,面,法,法,求,求,解,解,应,应,力,力,是,是,材,材,料,料,力,力,学,学,的,的,一,一,个,个,基,基,本,本,方,方,法,法,。,。,3,、,应,应,力,力,：,：,内,内,力,力,在,在,截,截,面,面,上,上,的,的,分,分,布,布,集,集,中,中,程,程,度,度,称,称,为,为,应,应,力,力,。,。,四,、,、,杆,杆,件,件,变,变,形,形,的,的,基,基,本,本,形,形,式,式,1,、,拉,拉,伸,伸,或,或,压,压,缩,缩,2,、,剪,剪,切,切,3,、,扭,扭,转,转,4,、,弯,弯,曲,曲,