劉鴻文材料力學(xué)課件

劉鴻文材料力學(xué)課件2023/5/17問題1、對于BC桿a)BC桿是否有足夠的強度承受載荷？b)BC桿是否會產(chǎn)生過度的偏轉(zhuǎn)和下垂？將產(chǎn)生多

大的變形？c)如果對BC桿進行設(shè)計，應(yīng)選擇怎樣的材料、截面

形狀和尺寸，才能使桿件既安全（既不產(chǎn)生破壞又

不產(chǎn)生過大的變形）又經(jīng)濟？2、對于AB桿和CD桿：MechanicsofMaterials研究塔吊不致傾倒，確定所需配重W1W2研究組成塔吊的每一根桿件的受力以及受力以后是否會產(chǎn)生破壞或者選擇怎樣的截面形狀、尺寸和材料。MechanicsofMaterials2023/5/17MechanicsofMaterials材料力學(xué)研究什么？

材料力學(xué)是工程設(shè)計的重要組成部分，而一個工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計包括確定組成結(jié)構(gòu)的構(gòu)件的合適的尺寸，以確保它能承受一定的載荷作用，既不產(chǎn)生斷裂破壞又不產(chǎn)生過大的變形。2023/5/17MechanicsofMaterials大型橋梁橋面結(jié)構(gòu)纜索與立柱橋墩2023/5/17MechanicsofMaterials2023/5/17MechanicsofMaterials2023/5/17MechanicsofMaterials理論力學(xué)材料力學(xué)研究物體機械運動一般規(guī)律的科學(xué)——剛體研究構(gòu)件承載能力的一門科學(xué)——變形固體2023/5/17第一章緒論§1-1材料力學(xué)的任務(wù)§1-2變形固體的基本假設(shè)§1-3外力及其分類§1-4內(nèi)力、截面法和應(yīng)力的概念§1-5變形與應(yīng)變§1-6桿件變形的基本形式2023/5/17第一章緒論工程結(jié)構(gòu)或機械的各組成部分統(tǒng)稱為構(gòu)件§1-1材料力學(xué)的任務(wù)2023/5/17第一章緒論工程結(jié)構(gòu)或機械結(jié)構(gòu)實例：2023/5/17第一章緒論工程結(jié)構(gòu)或機械結(jié)構(gòu)實例：2023/5/17第一章緒論§1-1材料力學(xué)的任務(wù)對構(gòu)件在荷載作用下正常工作的要求Ⅰ.

具有足夠的強度——規(guī)定荷載作用下不應(yīng)破壞。FFaFF鋼筋b破壞——顯著的塑性變形和斷裂。2023/5/17第一章緒論§1-1材料力學(xué)的任務(wù)

美國的Tacoma老橋于1940年11月7日因風(fēng)力引起的振動而產(chǎn)生斷裂強度問題：2023/5/17第一章緒論§1-1材料力學(xué)的任務(wù)強度問題：垮塌后的彩虹橋1999年1月4日，我國重慶市綦江縣彩虹橋發(fā)生垮塌，造成：

40人死亡；

14人受傷；直接經(jīng)濟損失631萬元。2023/5/17第一章緒論§1-1材料力學(xué)的任務(wù)對構(gòu)件在荷載作用下正常工作的要求Ⅱ.具有足夠的剛度——荷載作用下的彈性變形不超過工程允許范圍。荷載未作用時荷載去除后荷載作用下F2023/5/17第一章緒論§1-1材料力學(xué)的任務(wù)彈性變形——外力解除以后可消失的變形。塑性變形——外力解除以后不能消失的變形。F′F2023/5/17第一章緒論§1-1材料力學(xué)的任務(wù)剛度問題：2023/5/17第一章緒論§1-1材料力學(xué)的任務(wù)剛度問題：2023/5/17第一章緒論§1-1材料力學(xué)的任務(wù)對構(gòu)件在荷載作用下正常工作的要求Ⅲ.滿足穩(wěn)定性要求——荷載作用下桿件能保持原有形態(tài)的平衡。2023/5/17第一章緒論§1-1材料力學(xué)的任務(wù)穩(wěn)定性問題：2023/5/17第一章緒論§1-1材料力學(xué)的任務(wù)穩(wěn)定性問題：2023/5/17

在滿足上述強度、剛度和穩(wěn)定性要求的同時，須盡可能合理選用材料和降低材料消耗量，以節(jié)約投資。第一章緒論材料力學(xué)包含的兩個方面理論分析實驗研究測定材料的力學(xué)性能；解決某些不能全靠理論分析的問題2023/5/17第一章緒論對可變形固體的基本假設(shè)：§1-2變形固體的基本假設(shè)Ⅰ.連續(xù)性假設(shè)——物質(zhì)不留空隙地充滿了整個固體。（可用微積分?jǐn)?shù)學(xué)工具，力學(xué)量是坐標(biāo)連續(xù)函數(shù)。）

Ⅱ.均勻性假設(shè)——固體內(nèi)各點處材料的力學(xué)性能相同。（晶粒在統(tǒng)計意義上是平均的）Ⅲ.各向同性假設(shè)——固體內(nèi)各點沿各方向的力學(xué)性質(zhì)完全相同。（這樣的材料稱為各向同性材料；沿各方向的力學(xué)性質(zhì)不同的材料稱為各向異性材料）2023/5/17第一章緒論

外力按作用方式分：體積力：

重力、慣性力；表面力：水壓力、面接觸的力；§1-3外力及其分類2023/5/17第一章緒論§1-3外力及其分類鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的自重是主要載荷2023/5/17第一章緒論§1-3外力及其分類水閘的水壓力是表面力，為分布載荷2023/5/17第一章緒論

外力按分布面積分：分布力：體積力、表面力；集中力：火車車輪對鋼軌、支座等。§1-3外力及其分類2023/5/17第一章緒論

外力按隨時間變化分：靜載荷：自重，變化相對較慢；動載荷：交變載荷、沖擊；§1-3外力及其分類2023/5/17第一章緒論§1-4內(nèi)力、截面法和應(yīng)力的概念內(nèi)力：受外力作用引起的相互作用；材料力學(xué)中的內(nèi)力：物體內(nèi)部各部分之間因外力而引起的附加相互作用力，即“附加內(nèi)力”；內(nèi)力隨外力的增加而加大，隨外力的撤除而消失。2023/5/17第一章緒論§1-4內(nèi)力、截面法和應(yīng)力的概念主矢主矩xyzFNTFsyFszMyMz內(nèi)力：軸向分量:力：軸力FN力矩：扭矩T橫向分量:力：剪力Fsy、FSZ

力矩：彎矩My、Mz2023/5/17第一章緒論§1-4內(nèi)力、截面法和應(yīng)力的概念截面法的求解步驟：截開代替平衡2023/5/17§1-4內(nèi)力、截面法和應(yīng)力的概念例1-4-1：在載荷F作用下的懸臂梁如圖所示，試確定截面m—m上的內(nèi)力。第一章緒論FSMFFaamm2023/5/17第一章緒論§1-4內(nèi)力、截面法和應(yīng)力的概念例1-4-2：鉆床如圖所示，在載荷P作用下，試確定截面m—m上的內(nèi)力。2023/5/17第一章緒論∴POFNM2023/5/17第一章緒論§1-4內(nèi)力、截面法和應(yīng)力的概念應(yīng)力：內(nèi)力系在某點的內(nèi)力集度，反映內(nèi)力系在該點的強弱。FNAC2023/5/17第一章緒論§1-4內(nèi)力、截面法和應(yīng)力的概念應(yīng)力p可分解：正應(yīng)力——；

切應(yīng)力——。p應(yīng)力單位：牛/米2（N/m2），稱為帕斯卡或簡稱帕（Pa）。通常使用的是兆帕，即MPa（1MPa=106Pa)2023/5/17第一章緒論§1-5變形和應(yīng)變xyMM’DxMLNM’L’N’Dx+s2023/5/17第一章緒論線應(yīng)變與角應(yīng)變DxMLNM’L’N’Dx+s2023/5/17例1-5-1:求ab邊的平均應(yīng)變和ab、ad兩邊夾角的變化250200adcba’0.025g第一章緒論2023/5/17第一章緒論250200adcba’0.025g2023/5/17小變形假設(shè)ABCFδ1δ2δ遠小于構(gòu)件的最小尺寸，在研究構(gòu)件的平衡和運動時按變形前的原始尺寸進行計算，以保證問題在幾何上是線性的。這樣，計算得到了很大的簡化。第一章緒論2023/5/17P第一章緒論FN1FN2P2023/5/17§1-6桿件變形的基本形式構(gòu)件的分類：桿件、板殼*、塊體*桿件：直桿：折桿：曲桿：等截面直桿、變截面直桿等截面折桿、變截面折桿等截面曲桿、變截面曲桿第一章緒論2023/5/17桿件——縱向尺寸（長度）遠比橫向尺寸大得多的構(gòu)件。直桿——軸線為直線的桿曲桿——軸線為曲線的桿等截面直桿——橫截面的形狀和大小不變的直桿第一章緒論§1-6桿件變形的基本形式2023/5/17板和殼：構(gòu)件一個方向的尺寸（厚度）遠小于其它兩個方向的尺寸。塊件：三個方向（長、寬、高）的尺寸相差不多的構(gòu)件

第一章緒論§1-6桿件變形的基本形式2023/5/17第一章緒論1、拉伸或壓縮實例2023/5/171、軸向拉伸或壓縮受力特征變形特征第一章緒論2023/5/172、剪切實例第一章緒論2023/5/172、剪切第一章緒論受力特征變形特征2023/5/173、扭轉(zhuǎn)實例第一章緒