材料力學(xué)課件緒論學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1材料力學(xué)材料力學(xué)(ci lio l xu)課件緒論課件緒論第一頁，共39頁。第一章第一章 緒論緒論(xln)(xln)1-1 1-1 、材料力學(xué)簡史、材料力學(xué)簡史1-2 1-2 、材料力學(xué)的任務(wù)、材料力學(xué)的任務(wù)1-3 1-3 、變形固體、變形固體(gt)(gt)的基本假設(shè)的基本假設(shè)1-4 1-4 、外力、內(nèi)力及應(yīng)力的概念、外力、內(nèi)力及應(yīng)力的概念1-5 1-5 、位移、變形及應(yīng)變的概念、位移、變形及應(yīng)變的概念1-6 1-6 、桿件變形的基本形式、桿件變形的基本形式第1頁/共39頁第二頁，共39頁。1-1 1-1 、材料力學(xué)、材料力學(xué)(ci (ci lio l xu)lio l xu)簡史

2、簡史 傳統(tǒng)傳統(tǒng)(chuntng)具有柱、梁、檁、椽的木制房屋結(jié)構(gòu)具有柱、梁、檁、椽的木制房屋結(jié)構(gòu)第2頁/共39頁第三頁，共39頁。建于遼代（建于遼代（10561056年）的山西年）的山西(shn x)(shn x)應(yīng)縣佛應(yīng)縣佛宮寺釋迦塔宮寺釋迦塔塔高塔高9 9層共層共67.3167.31米，用木材米，用木材(mci)7400(mci)7400噸噸900900多年來歷經(jīng)數(shù)次地震不倒，現(xiàn)存唯一木塔多年來歷經(jīng)數(shù)次地震不倒，現(xiàn)存唯一木塔第3頁/共39頁第四頁，共39頁。建于隋代（建于隋代（605605年）的河北年）的河北(h (h bi)bi)趙州橋趙州橋橋長橋長64.464.4米，跨徑米，跨徑37.

3、0237.02米，用石米，用石28002800噸噸第4頁/共39頁第五頁，共39頁。1638年年 伽利略伽利略 關(guān)于力學(xué)和局部運動的兩門新科學(xué)的對話和數(shù)關(guān)于力學(xué)和局部運動的兩門新科學(xué)的對話和數(shù)學(xué)證明的發(fā)表學(xué)證明的發(fā)表 標(biāo)志著材料力學(xué)標(biāo)志著材料力學(xué)(ci lio l xu)開始形成一開始形成一門獨立學(xué)科門獨立學(xué)科等強度等強度(qingd)(qingd)梁梁截面形狀截面形狀空、實心圓柱空、實心圓柱(yunzh)(yunzh)抗彎強抗彎強度比較度比較（1）討論直桿軸向拉伸問題，得到承載能力與橫截面積成正比而與長度無關(guān)的正確結(jié)論； （2）討論梁的彎曲強度問題，他認(rèn)為“空心梁能大大提高強度而無需增加重量

4、”； 第5頁/共39頁第六頁，共39頁。橋梁橋梁(qioling)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)第6頁/共39頁第七頁，共39頁。航空航天航空航天第7頁/共39頁第八頁，共39頁。建筑建筑(jinzh(jinzh) )第8頁/共39頁第九頁，共39頁。第9頁/共39頁第十頁，共39頁。第10頁/共39頁第十一頁，共39頁。四川彩虹橋坍塌四川彩虹橋坍塌(tnt)(tnt)第11頁/共39頁第十二頁，共39頁。1940年年11月，華盛頓州的月，華盛頓州的Tacoma Narrows 橋（主跨度為橋（主跨度為853米，懸索橋），由于橋面剛度太差，在米，懸索橋），由于橋面剛度太差，在45 mph風(fēng)速的情形風(fēng)速的情形(qng

5、 xing)下，產(chǎn)生下，產(chǎn)生“Galloping Gertie”(馳振）。馳振）。第12頁/共39頁第十三頁，共39頁。一、任務(wù)一、任務(wù)(rn wu)(rn wu)1-2 1-2 、材料力學(xué)、材料力學(xué)(ci lio l (ci lio l xu)xu)的任務(wù)的任務(wù) 第13頁/共39頁第十四頁，共39頁。第14頁/共39頁第十五頁，共39頁。第15頁/共39頁第十六頁，共39頁。第16頁/共39頁第十七頁，共39頁。第17頁/共39頁第十八頁，共39頁。3 3、第18頁/共39頁第十九頁，共39頁。一對矛盾一對矛盾安全安全用材越少越好用材越少越好經(jīng)經(jīng)濟(jì)濟(jì)設(shè)計出的結(jié)構(gòu)要有承載能力設(shè)計出的結(jié)構(gòu)要有承

6、載能力 材料力學(xué)的任務(wù)材料力學(xué)的任務(wù)在滿足強度、剛度和穩(wěn)定在滿足強度、剛度和穩(wěn)定性的要求下，為設(shè)計既經(jīng)濟(jì)又安全的構(gòu)件，提供必性的要求下，為設(shè)計既經(jīng)濟(jì)又安全的構(gòu)件，提供必要要(byo)的理論基礎(chǔ)和計算方法。的理論基礎(chǔ)和計算方法。1) 1) 荷載、材料一定，計算荷載、材料一定，計算(j sun)(j sun)截面截面積；積；2) 2) 荷載、截面一定，校核是否安全；荷載、截面一定，校核是否安全；3) 3) 材料、截面一定，求許可荷載。材料、截面一定，求許可荷載。三種三種(sn zhn)(sn zhn)強度計算：強度計算：第19頁/共39頁第二十頁，共39頁。桿件(bar)第20頁/共39頁第二十一

7、頁，共39頁。第21頁/共39頁第二十二頁，共39頁。第22頁/共39頁第二十三頁，共39頁。1-3 1-3 、變形固體的基本、變形固體的基本(jbn)(jbn)假設(shè)假設(shè) 在外力作用下，一切固體都將發(fā)生變形，故稱為變形在外力作用下，一切固體都將發(fā)生變形，故稱為變形固體。而構(gòu)件固體。而構(gòu)件(gujin)(gujin)一般均由固體材料制成，故構(gòu)件一般均由固體材料制成，故構(gòu)件(gujin)(gujin)一般都是變形固體。一般都是變形固體。一、變形(bin xng)固體二、變形固體基本假設(shè)的提出 在研究構(gòu)件的強度、剛度和穩(wěn)定性時，為抽象出力學(xué)在研究構(gòu)件的強度、剛度和穩(wěn)定性時，為抽象出力學(xué)模型，掌握與問

8、題有關(guān)的主要屬性，常略去一些次要屬性模型，掌握與問題有關(guān)的主要屬性，常略去一些次要屬性，對變形固體做出假設(shè)。，對變形固體做出假設(shè)。第23頁/共39頁第二十四頁，共39頁。（1 1）連續(xù)性假設(shè)）連續(xù)性假設(shè)(jish)(jish)： 認(rèn)為組成固體的物質(zhì)不留空隙地充滿了固體的體認(rèn)為組成固體的物質(zhì)不留空隙地充滿了固體的體積。積。（2 2）均勻性假設(shè)：）均勻性假設(shè)： 認(rèn)為在固體認(rèn)為在固體(gt)(gt)內(nèi)的任何部位，其力學(xué)性能都相內(nèi)的任何部位，其力學(xué)性能都相同。同。（3 3）各向同性假設(shè)：）各向同性假設(shè)： 認(rèn)為無論沿任何方向，固體認(rèn)為無論沿任何方向，固體(gt)(gt)的力學(xué)性能都的力學(xué)性能都相同。相同

9、。第24頁/共39頁第二十五頁，共39頁。（4 4）小變形）小變形(bin xng)(bin xng)假設(shè)假設(shè)A AB BC CF F12 遠(yuǎn)小于構(gòu)件的最小尺寸，遠(yuǎn)小于構(gòu)件的最小尺寸，所以通過節(jié)點所以通過節(jié)點(ji din)(ji din)平衡求平衡求各桿內(nèi)力時，把支架的變形略去各桿內(nèi)力時，把支架的變形略去不計。計算得到很大的簡化。不計。計算得到很大的簡化。第25頁/共39頁第二十六頁，共39頁。1-4 1-4 、外力、內(nèi)力及應(yīng)力、外力、內(nèi)力及應(yīng)力(yngl)(yngl)的概念的概念一、外力一、外力(wil)(wil)：按作用(zuyng)方式體積力體積力: : 是連續(xù)分布于物體內(nèi)部各點的力。

10、是連續(xù)分布于物體內(nèi)部各點的力。表面力表面力分布力分布力 連續(xù)作用于物體表面的力。連續(xù)作用于物體表面的力。集中力集中力 若外力作用面積遠(yuǎn)小于物體表面的尺寸，可若外力作用面積遠(yuǎn)小于物體表面的尺寸，可 作為作用于一點的集中力。作為作用于一點的集中力。1、概念：指來自構(gòu)件外部的力。、概念：指來自構(gòu)件外部的力。按時間靜載荷：靜載荷：載荷緩慢地由零增加到某一定值，以后保持不變，載荷緩慢地由零增加到某一定值，以后保持不變， 或變化很不顯著?；蜃兓懿伙@著。動載荷：動載荷：交變載荷：隨時間作周期性變化的載荷。交變載荷：隨時間作周期性變化的載荷。沖擊載荷：物體的運動在瞬時內(nèi)突然變化引起的載荷沖擊載荷：物體的運動

11、在瞬時內(nèi)突然變化引起的載荷。2、分類：、分類：第26頁/共39頁第二十七頁，共39頁。 1 1、概念：指由外力作用所引起的、物體內(nèi)相、概念：指由外力作用所引起的、物體內(nèi)相鄰部分鄰部分(b fen)(b fen)之間之間 相互作用力（附加內(nèi)力相互作用力（附加內(nèi)力）。）。2 2、求內(nèi)力的方法、求內(nèi)力的方法(fngf)(fngf)截面截面法法（1 1）切）切（2 2）去）去（3 3）代）代（4 4）平）平二、內(nèi)力二、內(nèi)力(nil)(nil)mm1F2F5F4F3F1F2F5F4F3F1-4 1-4 、外力、內(nèi)力及應(yīng)力的概念外力、內(nèi)力及應(yīng)力的概念第27頁/共39頁第二十八頁，共39頁。F FS SM

12、MF FF FaaFaMFFS1-4 1-4 、外力、內(nèi)力、外力、內(nèi)力(nil)(nil)及應(yīng)及應(yīng)力的概念力的概念例：求如下(rxi)圖所示桿件截面的內(nèi)力。第28頁/共39頁第二十九頁，共39頁。 應(yīng)力總量應(yīng)力總量P P 可以分解成可以分解成: : 垂直于截面垂直于截面(jimin)(jimin)的分量的分量正應(yīng)正應(yīng)力力 平行于截面平行于截面(jimin)(jimin)的分量的分量切應(yīng)切應(yīng)力力三、應(yīng)力：由外力引起三、應(yīng)力：由外力引起(ynq)(ynq)的內(nèi)的內(nèi)力的集度。力的集度。A4F3FFC4F3FpC（2 2）一點的應(yīng)力：當(dāng)面積）一點的應(yīng)力：當(dāng)面積(min j)(min j)趨于零時，平均

13、應(yīng)力的趨于零時，平均應(yīng)力的大小和方向都將趨于一定極限，得到：大小和方向都將趨于一定極限，得到：dAdFAFp lim0AAFpm（1 1）平均應(yīng)力平均應(yīng)力: :單位面積上內(nèi)力的平均集度。單位面積上內(nèi)力的平均集度。1-4 1-4 、外力、內(nèi)力及應(yīng)力的概念外力、內(nèi)力及應(yīng)力的概念第29頁/共39頁第三十頁，共39頁。1-51-5、位移、變形、位移、變形(bin xng)(bin xng)及應(yīng)變的概念及應(yīng)變的概念F FCCDDEEA AAAC CD DE E位移位移線位移線位移角位移角位移AA 變形變形線變形線變形角變形角變形ECDDCECDDC第30頁/共39頁第三十一頁，共39頁。1-51-5、位

14、移、位移(wiy)(wiy)、變形及應(yīng)、變形及應(yīng)變的概念變的概念CDCDDCmF FCCDDEEA AAAC CD DE E應(yīng)變應(yīng)變線應(yīng)變（應(yīng)變）：線應(yīng)變（應(yīng)變）：切（角）應(yīng)變：切（角）應(yīng)變：CDCDCDDClimECD2limCDCE平均應(yīng)變：每單位線段長度平均應(yīng)變：每單位線段長度(chngd)(chngd)的平均伸長或縮的平均伸長或縮短。即：短。即：稱稱C點沿點沿CD方向方向(fngxing)的線應(yīng)變。的線應(yīng)變。稱稱C點在平面內(nèi)的切應(yīng)變。點在平面內(nèi)的切應(yīng)變。 第31頁/共39頁第三十二頁，共39頁。1-61-6、桿件變形、桿件變形(bin xng)(bin xng)的基本形式的基本形式一、

15、桿件及其分類一、桿件及其分類(fn li)(fn li)：1、概念(ginin)：長度遠(yuǎn)大于橫截面尺寸的構(gòu)件，稱為桿件，簡稱 為桿。它是工程中最基本的構(gòu)件。桿件桿件直桿：直桿：曲桿：曲桿：軸線為直線的桿。軸線為直線的桿。軸線為曲線的桿。軸線為曲線的桿。橫截面大小和形狀不變的直橫截面大小和形狀不變的直桿。桿。等直桿：等直桿：2、分類：、分類：第32頁/共39頁第三十三頁，共39頁。拉壓變形拉壓變形（1 1）拉伸）拉伸(l (l shn)shn)或壓縮或壓縮二、桿件的基本二、桿件的基本(jbn)(jbn)變變形：形：實例實例(shl)：起吊重物的鋼索、：起吊重物的鋼索、活塞桿等?；钊麠U等。特點：特

16、點：由大小相等、方向由大小相等、方向相反、作用線與桿件軸線相反、作用線與桿件軸線重合的一對力引起的；重合的一對力引起的；表現(xiàn)：表現(xiàn)：桿件的長度發(fā)生伸桿件的長度發(fā)生伸 長或縮短。長或縮短。第33頁/共39頁第三十四頁，共39頁。剪切變形剪切變形（2 2）剪切）剪切實例：常用的聯(lián)接件，如鍵、銷釘實例：常用的聯(lián)接件，如鍵、銷釘(xiodng)、螺栓等。、螺栓等。 特點特點(tdin)：由大小相等、方：由大小相等、方向相反、相互平行的力引起的；向相反、相互平行的力引起的；表現(xiàn)：受剪桿件的兩部分沿表現(xiàn)：受剪桿件的兩部分沿外力作用方向發(fā)生外力作用方向發(fā)生(fshng)相對錯動。相對錯動。第34頁/共39頁

17、第三十五頁，共39頁。扭轉(zhuǎn)扭轉(zhuǎn)(nizhun)(nizhun)變形變形（3 3）扭轉(zhuǎn)）扭轉(zhuǎn)(nizhun)(nizhun)實例：汽車的傳動軸、電機(jī)實例：汽車的傳動軸、電機(jī)(dinj)和水輪機(jī)的主軸等和水輪機(jī)的主軸等。 特點：特點：由大小相等、方向相反由大小相等、方向相反、作用面都垂直于桿軸的兩個、作用面都垂直于桿軸的兩個力偶引起的；力偶引起的；表現(xiàn)：表現(xiàn)：桿件的任意兩個橫截桿件的任意兩個橫截面發(fā)生繞軸線的相對轉(zhuǎn)動。面發(fā)生繞軸線的相對轉(zhuǎn)動。第35頁/共39頁第三十六頁，共39頁。彎曲彎曲(wnq)(wnq)變形變形（4 4）彎曲）彎曲(wnq)(wnq)特點：由垂直于桿件特點：由垂直于桿件軸線的橫向力，或由軸線的橫向力，或由作用于包含桿軸的縱作用于包含桿軸的縱向平面內(nèi)的一對大小向平面內(nèi)的一對大小相等、方向相反的力相等、方向相反的力偶偶(l u)引起的；引起的；實例：實例：橋式起重機(jī)的大梁、