[研究生入学考试]材料力学课件第一章 绪论

第1章绪论 基本要求：了解材料力学的研究对象与任务，以及与其他相关课程之间的关系，掌握可变形固体的基本概念及基本假设，了解杆件变形的4种基本形式。重点：可变形固体的基本假设。难点：可变形固体的基本概念及基本假设，杆件变形的基本形式。本章导读 目录1.1材料力学的研究对象、内容与任务1.2材料力学的基本假设1.3杆件的变形1.4力学的基本知识 结构物和机械由构件组成。1.1材料力学的研究对象、内容与任务 一、材料力学的研究对象（1）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 材料力学主要研究杆类结构杆件的主要几何特征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。横截面，轴线 对构件的三大基本力学要求1.强度要求不因发生断裂或塑性变形而导致失效强度–––构件或材料抵抗破坏的能力。二、研究内容与任务 SpaceShuttleDiscovery强度问题 不因发生过大的弹性变形而失效刚度–––构件抵抗变形的能力。2.刚度要求 不因发生平衡形式的突然转变而失效。PP3.稳定性要求 工程结构正常使用的基本要求保证足够的强度——不因发生断裂或塑性变形而失效保证足够的刚度——不因发生过大的弹性变形而失效稳定性的要求——不因发生平衡形式的突然转变而失效强度、刚度和稳定性之间是密不可分 1.2材料力学的基本假设认为物质在其整个体积内连续地充满了物质而毫无空隙;认为物体内任意一点处取出的体积单元，其力学性能都能代表整个物体的力学性能；认为无论沿任何方向固体的力学性能都是相同的；1、连续性假设2、均匀性假设3、各向同性假设认为变形量总是小于其他外形尺寸；4、小变形假设5、线弹性假设认为在荷载作用下均发生变形，去掉荷载后变形消失。 高分子材料的组织 1.3杆件的变形一.变形的概念可变形固体–––物体在荷载作用下，尺寸和形状都会发生改变的物体。弹性变形–––变形体在外力被除去后能完全消失的变形。 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理想弹性体–––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。材料力学研究对象：理想弹性体 1.轴向拉伸或轴向压缩木压杆二.杆件的基本变形当杆件两端承受沿轴线方向的拉力或者压力载荷时，杆件将产生轴线伸长或者压缩变形。 2.剪切在平行于杆横截面的两个相距很近的平面内，方向相对的作用着两个横向力，当这两个力相互错动并保持二者之间的距离不变时，杆件将产生剪切变形。 3.扭转当作用在杆件上的力组成作用在垂直于杆轴平面内的力偶Me时，杆件将产生扭转变形，即杆件的横截面绕其轴相互转动。 4.弯曲变形 弯曲变形当外加力偶M或外力作用于与杆件垂直的纵向平面内时，杆件将发生弯曲变形，其轴线将变成曲线。 以上四种变形即是杆件的基本变形，工程中杆件的实际变形多为上述变形的组合。基本变形问题:以某种基本变形为主的变形问题，研究中忽略其它次要变形。组合变形问题:两种以上基本变形组成的变形问题，且其中每一种变形都不能认为是次要的。本课程重点研究杆件的基本变形问题。 力按作用方式体积力表面积力按主、被动性荷载约束力1.4力学的基本知识1.外力包含所有主动力、约束反力 2、力的平衡方程平面静力平衡方程：∑Fx=0,∑Fy=0,∑M=0空间静力平衡方程：∑Fx=0,∑Fy=0,∑Fz=0∑Mx=0,∑My=0,∑Mz=0, （1）什么是内力在外力的作用下物体产生变形，由此引起的物体内相邻部分之间的附加作用力称为内力。（2）如何才能体现内力的作用利用截面法选取物体的一部分为研究对象。3.内力 内力分量N-----轴力Qy，Qz-----剪力T-----扭矩My，MZ-----弯矩 4.应力的概念 △F△F —平均应力A越小，越能反映a点的受力强弱程度。p：a点的应力矢，全应力，分布力系的集度。 △F 5应变正应变的定义剪应变的定义 要注意应变对应于某点和某方向的概念正应变的定义剪应变的定义 6.截面法切：在需求内力的截面处，假想用一平面将构件截分为两部分。抛：保留一段，弃去另一段。代：以内力代替弃去部分对保留部分的作用。平：对保留部分建立平衡方程，从而确立内力的大小和指向。 小结材料力学的研究对象是变形固体，主要针对其中的杆类构件。材料力学的主要任务是，研究构件的强度、刚度和稳定性问题，为设计既安全又经济的构件提供必要的理论基础和计算方法。为便于数学分析，对构件的材料作出了均匀、连续、各向同性的理想化假设；为简化计算，对构件变形作出了小变形假设。在材料力学中，最基本、最重要的概念是内力、应力和应变的概念。截面法是计算内力、分析应力的基本方法。杆件有四种基本变形形式，其他变形可看作由两种或两种以上基本变形的组合。 谢谢！