[工學(xué)]第9次課材料力學(xué)01緒論ppt課件

1、1 1 、資料力學(xué)的義務(wù)、資料力學(xué)的義務(wù)2 2 、變形固體的根本假設(shè)、變形固體的根本假設(shè)3 3 、外力、內(nèi)力及應(yīng)力的概念、外力、內(nèi)力及應(yīng)力的概念4 4 、位移、變形及應(yīng)變的概念、位移、變形及應(yīng)變的概念5 5 、構(gòu)件的分類(lèi)桿件的根本變形、構(gòu)件的分類(lèi)桿件的根本變形橋梁構(gòu)造橋梁構(gòu)造1 1 、資料力學(xué)的義務(wù)、資料力學(xué)的義務(wù)航空航天航空航天強(qiáng)強(qiáng) 度：即抵抗破壞的才度：即抵抗破壞的才干干剛剛 度：即抵抗變形的才度：即抵抗變形的才干干穩(wěn)定性：即堅(jiān)持原有平衡形狀的穩(wěn)定性：即堅(jiān)持原有平衡形狀的才干才干 構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性不僅與構(gòu)構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性不僅與構(gòu)件的外形有關(guān)，而且與所用資料的力學(xué)性件的外形有

2、關(guān)，而且與所用資料的力學(xué)性能有關(guān)，因此在進(jìn)展實(shí)際分析的根底上，能有關(guān)，因此在進(jìn)展實(shí)際分析的根底上，實(shí)驗(yàn)研討是完成資料力學(xué)的義務(wù)所必需的實(shí)驗(yàn)研討是完成資料力學(xué)的義務(wù)所必需的途徑和手段。途徑和手段。構(gòu)件的承載才干構(gòu)件的承載才干資料力學(xué)的義務(wù)資料力學(xué)的義務(wù)四川彩虹橋坍塌四川彩虹橋坍塌美美國(guó)國(guó)紐紐約約馬馬爾爾克克大大橋橋坍坍塌塌1 1、資料力學(xué)的義務(wù)、資料力學(xué)的義務(wù)比比薩薩斜斜塔塔2 2 、變形固體的根本假設(shè)、變形固體的根本假設(shè)延續(xù)性假設(shè)：延續(xù)性假設(shè)：以為整個(gè)物體體積內(nèi)毫無(wú)空隙地充溢物質(zhì)以為整個(gè)物體體積內(nèi)毫無(wú)空隙地充溢物質(zhì) 在外力作用下，一切固體都將發(fā)生變形，故稱(chēng)在外力作用下，一切固體都將發(fā)生變形，故

3、稱(chēng)為變形固體，而構(gòu)件普通均由固體資料制成，故構(gòu)為變形固體，而構(gòu)件普通均由固體資料制成，故構(gòu)件普通都是變形固體。件普通都是變形固體。均勻性假設(shè)：均勻性假設(shè)：以為物體內(nèi)的任何部分，其力學(xué)性能一以為物體內(nèi)的任何部分，其力學(xué)性能一樣樣各向同性假設(shè)：各向同性假設(shè)：以為在物體內(nèi)各個(gè)不同方向的力學(xué)性能一樣以為在物體內(nèi)各個(gè)不同方向的力學(xué)性能一樣小變形與線彈性范圍小變形與線彈性范圍A AB BC CF F1122 遠(yuǎn)小于構(gòu)件的最小遠(yuǎn)小于構(gòu)件的最小尺寸，所以經(jīng)過(guò)節(jié)點(diǎn)平衡求尺寸，所以經(jīng)過(guò)節(jié)點(diǎn)平衡求各桿內(nèi)力時(shí)，把支架的變形各桿內(nèi)力時(shí)，把支架的變形略去不計(jì)。計(jì)算得到很大的略去不計(jì)。計(jì)算得到很大的簡(jiǎn)化。簡(jiǎn)化。3 3 、外

4、力、內(nèi)力及應(yīng)力的概念、外力、內(nèi)力及應(yīng)力的概念外力：外力：按按外外力力作作用用的的方方式式體積力體積力: :是延續(xù)分布于物體內(nèi)部各點(diǎn)的力是延續(xù)分布于物體內(nèi)部各點(diǎn)的力如物體的自重和慣性力如物體的自重和慣性力面積力面積力: :如油缸內(nèi)壁的壓力，水壩遭如油缸內(nèi)壁的壓力，水壩遭到的水壓力等均為分布力到的水壓力等均為分布力假設(shè)外力作用面積遠(yuǎn)小于物體假設(shè)外力作用面積遠(yuǎn)小于物體外表的尺寸，可作為作用于一外表的尺寸，可作為作用于一點(diǎn)的集中力。如火車(chē)輪對(duì)鋼軌點(diǎn)的集中力。如火車(chē)輪對(duì)鋼軌的壓力等的壓力等按按時(shí)時(shí)間間分布力：分布力：集中力：集中力：靜載：靜載：動(dòng)載：動(dòng)載：緩慢加載緩慢加載a0a0快速加載快速加載a0a0

5、，或沖擊加載，或沖擊加載 外力作用引起構(gòu)件內(nèi)部的附加相互作用力。外力作用引起構(gòu)件內(nèi)部的附加相互作用力。求內(nèi)力的方法截面法求內(nèi)力的方法截面法1 1、切、切2 2、留、留3 3、代、代4 4、平、平內(nèi)力內(nèi)力mm1F2F5F4F3F1F2F5F4F3FFSFSM MaaFaMFFS一點(diǎn)的應(yīng)力：當(dāng)面積趨于零時(shí)，平均應(yīng)力的大小和方向一點(diǎn)的應(yīng)力：當(dāng)面積趨于零時(shí)，平均應(yīng)力的大小和方向都將趨于一定極限，得到都將趨于一定極限，得到dAdFAFp lim0A應(yīng)力的國(guó)際單位為應(yīng)力的國(guó)際單位為Pa 1N/m2= 1PaPa 1N/m2= 1Pa帕斯卡帕斯卡 1MPa = 106Pa 1GPa = 109Pa 1MPa

6、 = 106Pa 1GPa = 109Pa應(yīng)力總量應(yīng)力總量P P 可以分解成可以分解成: : 垂直于截面的分量垂直于截面的分量正應(yīng)力正應(yīng)力 平行于截面的分量平行于截面的分量切應(yīng)力切應(yīng)力應(yīng)力應(yīng)力A4F3FFC4F3FpCAFp平均應(yīng)力平均應(yīng)力: :某范圍內(nèi)單位面積上內(nèi)力的平均集度某范圍內(nèi)單位面積上內(nèi)力的平均集度4 4、位移、變形及應(yīng)變的概念、位移、變形及應(yīng)變的概念位移位移線位移線位移角位移角位移變形變形線變形線變形角變形角變形應(yīng)變應(yīng)變線正應(yīng)變線正應(yīng)變角切應(yīng)變角切應(yīng)變ECDDCECDDCCDCDDCmCDCDCDDClimECDm2ECD2limCDCEAA 5 5、構(gòu)件的分類(lèi)、構(gòu)件的分類(lèi) 桿件的

7、根本變形桿件的根本變形構(gòu)件的分類(lèi)：構(gòu)件的分類(lèi)：桿件、板殼桿件、板殼* *、塊體、塊體* *桿件：桿件：直桿：直桿：折桿：折桿：曲桿：曲桿：等截面直桿、變截面直桿等截面直桿、變截面直桿等截面折桿、變截面折桿等截面折桿、變截面折桿* *等截面曲桿、變截面曲桿等截面曲桿、變截面曲桿* *拉壓變形拉壓變形拉壓、剪切、改動(dòng)、彎曲拉壓、剪切、改動(dòng)、彎曲剪切變形剪切變形桿件的根本變形：桿件的根本變形：改動(dòng)變形改動(dòng)變形彎曲變形彎曲變形1-11-1工程實(shí)踐中的軸向拉伸和緊工程實(shí)踐中的軸向拉伸和緊縮問(wèn)題縮問(wèn)題特點(diǎn)：特點(diǎn)： 作用在桿件上的外力合力的作用線與作用在桿件上的外力合力的作用線與桿件軸線重合，桿件變形是沿軸

8、線方向的伸桿件軸線重合，桿件變形是沿軸線方向的伸長(zhǎng)或縮短。長(zhǎng)或縮短。桿的受力簡(jiǎn)圖為桿的受力簡(jiǎn)圖為F FF F拉伸拉伸F FF F緊縮緊縮1-21-2軸向拉伸和緊縮時(shí)的內(nèi)力軸向拉伸和緊縮時(shí)的內(nèi)力F FF F1 1、軸力：橫截面上的內(nèi)力、軸力：橫截面上的內(nèi)力2 2、截面法求軸力、截面法求軸力m mm mF FFNFN切切: : 假想沿假想沿m-mm-m橫截面將桿橫截面將桿切開(kāi)切開(kāi)留留: : 留下左半段或右半段留下左半段或右半段代代: : 將拋掉部分對(duì)留下部分將拋掉部分對(duì)留下部分的作用用內(nèi)力替代的作用用內(nèi)力替代平平: : 對(duì)留下部分寫(xiě)平衡方程對(duì)留下部分寫(xiě)平衡方程求出內(nèi)力即軸力的值求出內(nèi)力即軸力的值

9、0 xFF FFNFN0FFNFFN3 3、軸力正負(fù)號(hào)：拉為正、軸力正負(fù)號(hào)：拉為正、壓為負(fù)壓為負(fù)4 4、軸力圖：軸力沿桿件軸、軸力圖：軸力沿桿件軸線的變化線的變化 由于外力的作用線與由于外力的作用線與桿件的軸線重合，內(nèi)力的桿件的軸線重合，內(nèi)力的作用線也與桿件的軸線重作用線也與桿件的軸線重合。所以稱(chēng)為軸力。合。所以稱(chēng)為軸力。F FF Fm mm mF FFNFN 0 xFF FFNFN0FFNFFN知知F1=10kNF1=10kN；F2=20kNF2=20kN； F3=35kNF3=35kN；F4=25kN;F4=25kN;試畫(huà)試畫(huà)出圖示桿件的軸力圖。出圖示桿件的軸力圖。11 0 xFkN101

10、1 FFN例題例題2-12-1FN1F1解：解：1 1、計(jì)算各段的軸力。、計(jì)算各段的軸力。F1F3F2F4ABCDAB段段kN102010212FFFNBCBC段段2233FN3F4FN2F1F2122FFFN 0 xF 0 xFkN2543 FFNCDCD段段2 2、繪制軸力圖。、繪制軸力圖。kNNFx102510 西工大西工大1-3 1-3 截面上的應(yīng)力截面上的應(yīng)力橫截面上的應(yīng)力橫截面上的應(yīng)力 桿件的強(qiáng)度不僅與軸力有關(guān)，還與橫截面面桿件的強(qiáng)度不僅與軸力有關(guān)，還與橫截面面積有關(guān)。必需用應(yīng)力來(lái)比較和判別桿件的強(qiáng)度。積有關(guān)。必需用應(yīng)力來(lái)比較和判別桿件的強(qiáng)度。橫截面上的應(yīng)力橫截面上的應(yīng)力橫截面上的

11、應(yīng)力橫截面上的應(yīng)力橫截面上的應(yīng)力橫截面上的應(yīng)力橫截面上的應(yīng)力橫截面上的應(yīng)力橫截面上的應(yīng)力橫截面上的應(yīng)力AFN 該式為橫截面上的正應(yīng)力該式為橫截面上的正應(yīng)力計(jì)計(jì)算公式。正應(yīng)力算公式。正應(yīng)力和軸力和軸力FNFN同號(hào)。同號(hào)。即拉應(yīng)力為正，壓應(yīng)力為負(fù)。即拉應(yīng)力為正，壓應(yīng)力為負(fù)。圣文南原理圣文南原理橫截面上的應(yīng)力橫截面上的應(yīng)力例題例題2-22-2 圖示構(gòu)造，試求桿件圖示構(gòu)造，試求桿件ABAB、CBCB的的應(yīng)力。知應(yīng)力。知 F=20kN F=20kN；斜桿；斜桿ABAB為直徑為直徑20mm20mm的圓截面桿，程度桿的圓截面桿，程度桿CBCB為為15151515的方截面桿。的方截面桿。F FA AB BC

12、C 0yFkN3 .281NF解：解：1 1、計(jì)算各桿件的軸力。、計(jì)算各桿件的軸力。設(shè)斜桿為設(shè)斜桿為1 1桿，程度桿為桿，程度桿為2 2桿桿用截面法取節(jié)點(diǎn)用截面法取節(jié)點(diǎn)B B為研討對(duì)象為研討對(duì)象kN202NF 0 xF4545045cos21NNFF045sin1 FFN1 12 2F FB BF F1NF2NFxy4545kN3 .281NFkN202NF2 2、計(jì)算各桿件的應(yīng)力。、計(jì)算各桿件的應(yīng)力。MPa90Pa109010204103 .286623111AFNMPa89Pa1089101510206623222AFNF FA AB BC C45451 12 2F FB BF F1NF2

13、NFxy45451-41-4軸向拉伸和緊縮時(shí)的變形軸向拉伸和緊縮時(shí)的變形一一 縱向變形縱向變形lll1AFll EAlFlNE二二 橫向變形橫向變形llbbb1bb鋼材的鋼材的E E約為約為200GPa200GPa，約為約為0.250.330.250.33E E為彈性摸量為彈性摸量,EA,EA為抗拉剛度為抗拉剛度泊松比泊松比橫向應(yīng)變橫向應(yīng)變AFN例題例題2-62-6 AB AB長(zhǎng)長(zhǎng)2m, 2m, 面積為面積為200mm2200mm2。ACAC面積為面積為250mm2250mm2。E=200GPaE=200GPa。F=10kNF=10kN。試求節(jié)點(diǎn)。試求節(jié)點(diǎn)A A的位移。的位移。 0yFkN202sin/1FFFN解：解：1 1、計(jì)算軸力。設(shè)斜桿為、計(jì)算軸力。設(shè)斜桿為1 1桿，程桿，程度桿為度桿為2 2桿取節(jié)點(diǎn)桿取節(jié)點(diǎn)A A為研討對(duì)象為研討對(duì)象kN32.173cos12FFFNN 0 xF0cos21NNFF0sin1 FFN2 2、根據(jù)胡克定律計(jì)算桿的變形。、根據(jù)胡克定律計(jì)算桿的變形。1mmm101102001020021020369311111AElFlNA AF F1NF2NFxy300300mm6 . 0m106 . 01025010200732. 11032ElFlN斜桿伸長(zhǎng)斜桿伸長(zhǎng)程度桿縮短程度桿縮短3 3、節(jié)點(diǎn)、