第一章：绪论 材料力学课件（授课型）

绪论第一章 一、材料力学的任务人工建造物结构组成结构的部件、零件构件横梁立柱屋架 对构件的基本力学要求1.强度要求：要求构件在正常工作条件的荷载作用下不破坏。强度–––构件或材料抵抗破坏的能力。 2.刚度要求：要求在正常工作条件的荷载作用下，构件的变形不超过某一限度。刚度–––构件抵抗变形的能力。 3.稳定性要求：要求在正常工作条件下，构件原有形状下的平衡为稳定的平衡。PP 杆件失稳的后果往往是严重的，如房屋的立柱如果发生失稳，就可能导致房屋的倒塌。 在设计构件的时侯，不但需要满足强度、刚度和稳定性的基本要求，还必须尽可能地选用合适的材料和降低材料的消耗量，以达到降低成本和减轻自重的目的。一般来说，前者要求多用材料，后者要求少用材料，为了达到最合理的目标，必须从力学的角度提供正确的方法。与这个任务相适应，材料力学作为一门学科，一般包括以下两方面的内容： 构件的力学分析–––研究构件的强度、刚度、稳定性并且合理解决安全与经济的矛盾。材料力学采用理论分析加实验的研究方法材料的力学性质–––在外力作用下，材料的变形与所受外力之间的关系。 二、关于变形固体及其基本假设1.变形固体关于变形的基本概念和名词弹性–––物体在引起变形的外力被除去以后，能即刻恢复它原有形状和尺寸的性质。 塑性变形–––变形体在外力被除去后不能消失的变形。塑性——物体具有塑性变形的性质弹性变形–––变形体在外力被除去后能完全消失的变形。 部分弹性体–––去掉外力后不能完全恢复原来形状和尺寸的物体。材料力学研究对象：完全弹性体完全弹性体–––去掉外力后能完全恢复原来形状和尺寸的物体。实验表明：大多数材料在荷载不超过某一极限的时候，材料的表现接近完全弹性体。 2.基本假设①连续性假设首先认为组成物体的物质毫无空隙地充满了整个物体的几何容积，其次物体受力产生的变形也是连续的，即不产生“空隙”，也不引起“挤入”。 ②均匀性假设认为在物体内各处的力学性质完全相同。AB形状、尺寸、取向相同当P1=P2时，若1=2称A、B两点在该方向的力学性质相同。P1P11ABP2P22 ③各向同性认为材料在各个不同方向具有相同的力学性质。A形状、尺寸相同当P1=P2时，若1=2称A点在这两个方向的力学性质相同。P11AP1P2P22 ④小变形假设物体产生的变形与整个物体的原始尺寸相比是极其微小的。PLPA 理论力学与材料力学的研究对象在模型上的区别。理论力学：刚体材料力学：变形固体完全弹性体理论力学中有些仅能用于刚体的公理，材料力学中不再成立。 加减平衡力公理推论：力可沿其作用线移动。P1=P2，则P1、P2组成平衡力系；分别去掉P1、P2，沿力的作用线移动P1、P2，得到以下两图：P1P2拉伸变形 无变形P1P2压缩变形不能随意进行力向某点的简化所以：力不能随意沿作用线移动 三、构件的分类1.块体构件三个方向尺寸为同量级 2.板、壳构件一个方向尺寸远小于其他两方向的尺寸。中面为平面称为板中面为曲面称为壳板壳 3.杆构件的一个方向的尺寸远大于其他两个方向的尺寸。曲杆等直杆变截面杆 材料力学主要研究杆件的受力和变形问题杆件的主要几何特征：横截面，轴线直杆变截面杆等截面杆曲杆按轴线分类按横截面分类杆件分类工程中最为常见的杆为等截面直杆称为等直杆。 四、杆件变形的基本形式1.轴向拉伸与压缩PP拉伸PP压缩 2.剪切PP 3.扭转mm 4.弯曲mm 构件的任何复杂的变形，总可以看成由这些基本变形组合而成，因此材料力学的研究方法是先研究基本变形的强度、刚度等的计算，然后讨论组合的情况。