材料力學(xué)第01章-緒論(2015-1版)

材料力學(xué)MechanicsofMatericals第1章（目錄）第1章（目錄）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

桿件變形的基本形式§1.4

材料力學(xué)與生產(chǎn)實踐的關(guān)系*材料力學(xué)第一章緒論一、理論力學(xué)與材料力學(xué)的比較二、材料力學(xué)的任務(wù)三、材料力學(xué)與其它課程的關(guān)系§1.1

材料力學(xué)的任務(wù)§1.1

材料力學(xué)的任務(wù)（目錄）§1.1

材料力學(xué)的任務(wù)一、理論力學(xué)與材料力學(xué)的比較研究對象：研究內(nèi)容：研究手段：

理論力學(xué)材料力學(xué)剛體

變形體外力和運動內(nèi)力和變形平衡方程截面法

+

平衡方程一、理論力學(xué)與材料力學(xué)的比較§1.1

材料力學(xué)的任務(wù)二、材料力學(xué)的任務(wù)1.三個名詞

如：機器中的軸、連桿、螺栓

建筑物中的板、梁、柱

構(gòu)件——

載荷(荷載)——

變形——組成機器或建筑物的部件構(gòu)件的重量和作用在構(gòu)件上的外力在載荷作用下構(gòu)件的形狀和尺寸的改變二、材料力學(xué)的任務(wù)（1．三個名詞）也稱為形變§1.1

材料力學(xué)的任務(wù)

為設(shè)計既安全又經(jīng)濟的構(gòu)件提供理論和計算方法即：研究構(gòu)件的強度、剛度和穩(wěn)定性問題2.材料力學(xué)的任務(wù)

剛度——

強度——

穩(wěn)定性——即：構(gòu)件保持原有平衡形式的能力構(gòu)件抵抗破壞的能力構(gòu)件抵抗變形的能力構(gòu)件抵抗失穩(wěn)的能力二、材料力學(xué)的任務(wù)（2．材料力學(xué)的任務(wù)）§1.1

材料力學(xué)的任務(wù)2000年12月1日下午2:30左右，東莞市厚街鎮(zhèn)赤嶺工業(yè)區(qū)內(nèi)，一幢擅自由一層加至到三層的私人建筑物突然發(fā)生整體倒塌。當場上百人被埋，至少8人死亡，32人受傷。二、材料力學(xué)的任務(wù)（實例）§1.1

材料力學(xué)的任務(wù)

2008年1月26日湖北咸寧供電公司輸電部員工在110千伏桂犀線38號鐵塔上破冰搶修

二、材料力學(xué)的任務(wù)（實例）§1.1

材料力學(xué)的任務(wù)2008年1月31日下午，湖北咸寧學(xué)院籃球場風(fēng)雨棚不堪積雪重壓，發(fā)生坍塌。正在球場內(nèi)打球的11名學(xué)生被砸傷，其中1人經(jīng)搶救無效死亡。

二、材料力學(xué)的任務(wù)（實例）§1.1

材料力學(xué)的任務(wù)

受連日的惡劣天氣影響，位于江西省南昌縣涇口鄉(xiāng)水各村的220千伏南梅I線0075號高壓鐵塔倒塌。該塔的倒塌給南昌至撫州方向的供電造成較大影響。（2008年2月1日攝）二、材料力學(xué)的任務(wù)（實例）§1.1

材料力學(xué)的任務(wù)2008年2月1日，貴州電建二公司工人正在搶修位于龍里縣210國道附近觀音山上垮塌的電網(wǎng)。由于貴州出現(xiàn)持續(xù)低溫、凝凍天氣，電網(wǎng)線上的覆冰加厚。

二、材料力學(xué)的任務(wù)（實例）§1.1

材料力學(xué)的任務(wù)二、材料力學(xué)的任務(wù)（實例）中新網(wǎng)臺州2008年8月21日電：

2008年8月21日上午，甬臺溫鐵路浙江黃巖金寺堂特大橋工程項目38號墩0號塊梁板發(fā)生坍塌事故，240多噸的梁板掉落，埋住4人，其中2人死亡。據(jù)“8·21”事故情況通報，現(xiàn)初步查明事故系施工人員擅自拆除翼板部位支撐鋼管時支架失穩(wěn)導(dǎo)致。

§1.1

材料力學(xué)的任務(wù)理論分析——實驗分析——3.材料力學(xué)的研究方法提出構(gòu)件的內(nèi)力和變形的理論計算公式測定材料的力學(xué)性能測量構(gòu)件的內(nèi)力和變形檢驗理論計算公式的正確性與誤差二、材料力學(xué)的任務(wù)（3．材料力學(xué)的研究方法）§1.1

材料力學(xué)的任務(wù)三、材料力學(xué)與其它課程的關(guān)系

材料力學(xué)是一門技術(shù)基礎(chǔ)課，

是溝通基礎(chǔ)課與專業(yè)課的橋梁。即：以數(shù)學(xué)和理論力學(xué)為基礎(chǔ)，

是其它技術(shù)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的基礎(chǔ)。力學(xué)既是一門基礎(chǔ)學(xué)科，又是一門應(yīng)用性很強的學(xué)科。三、材料力學(xué)與其它課程的關(guān)系（1）§1.1

材料力學(xué)的任務(wù)三、材料力學(xué)與其它課程的關(guān)系

材料力學(xué)是一門與工程實際緊密結(jié)合的變形固體力學(xué)入門的技術(shù)基礎(chǔ)課，它的研究內(nèi)容屬于兩個學(xué)科。第一個學(xué)科是固體力學(xué)，即研究構(gòu)件在外力和溫度作用下的應(yīng)力和變形，稱為應(yīng)力分析。第二個學(xué)科是材料科學(xué)中的材料的力學(xué)行為，即研究材料在外力和溫度作用下的變形性能和失效行為，稱為力學(xué)性能研究。材料力學(xué)是在實驗的基礎(chǔ)上，為工程中的構(gòu)件設(shè)計提供理論依據(jù)和方法，以保證所設(shè)計的構(gòu)件具有足夠的強度、剛度和穩(wěn)定性。三、材料力學(xué)與其它課程的關(guān)系（內(nèi)容）§1.1

材料力學(xué)的任務(wù)三、材料力學(xué)與其它課程的關(guān)系

如前所述，材料力學(xué)是研究材料在載荷作用下所表現(xiàn)出的變形與破壞的性質(zhì)以及構(gòu)件抵抗變形、破壞、失穩(wěn)能力的一門學(xué)科。三、材料力學(xué)與其它課程的關(guān)系（要求）

構(gòu)件抵抗破壞、變形、失穩(wěn)的能力是與材料有關(guān)的。

為什么這門課程稱為材料力學(xué)？§1.1

材料力學(xué)的任務(wù)三、材料力學(xué)與其它課程的關(guān)系三、材料力學(xué)與其它課程的關(guān)系（要求）2.不同的材料在同樣的受力情況下的變形是不同的、

所能承受的最大載荷也是不同的(如：鐵絲與橡皮筋)。1.同一種材料在不同的受力(如受拉和受扭)情況下的破壞形式是不同的(如：粉筆)；例如：§1.1

材料力學(xué)的任務(wù)三、材料力學(xué)與其它課程的關(guān)系三、材料力學(xué)與其它課程的關(guān)系（要求）工程實際問題的解決方法(過程):

實際問題——力學(xué)模型——數(shù)學(xué)模型——求解

在材料力學(xué)課程的教學(xué)過程中，主要：

1.教授學(xué)生求解構(gòu)件的強度、剛度和穩(wěn)定性等力學(xué)問題的技能；

2.培養(yǎng)學(xué)生將工程實際問題提煉成力學(xué)問題(即力學(xué)建模)的能力。↑工程師創(chuàng)新↑力學(xué)家創(chuàng)新↑數(shù)學(xué)家創(chuàng)新第一章緒論§1.2

變形固體的基本假設(shè)§1.2

變形固體的基本假設(shè)（目錄）一、變形固體的概念二、變形固體的兩種變形三、變形固體的基本假設(shè)四、變形的假設(shè)§1.2

變形固體的基本假設(shè)一、變形固體的概念

物質(zhì)常見的三種狀態(tài)：固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)變形固體——在載荷的作用下發(fā)生變形的固體一、變形固體的概念也稱為可變形固體

只有固體(固態(tài)物質(zhì))可以用作構(gòu)件的材料二、變形固體的兩種變形彈性變形——塑性變形——又稱為殘余變形或永久變形載荷除去后能

自行消失的變形載荷除去后不能自行消失的變形§1.2

變形固體的基本假設(shè)二、變形固體的兩種變形是材料本身的一種特性，是指物體在外力作用下發(fā)生變形，當外力除去后物體能恢復(fù)原來大小和形狀的性質(zhì)。彈性——塑性——也是材料本身的一種特性，是指物體在外力下產(chǎn)生永久變形而不破壞的能力。二、變形固體的兩種變形§1.2

變形固體的基本假設(shè)

對于給定的材料，當載荷小于某一數(shù)值時，所產(chǎn)生的變形是彈性變形；當載荷超過某一數(shù)值時，所產(chǎn)生的變形是彈性變形加上塑性變形。二、變形固體的兩種變形三、變形固體的基本假設(shè)1.連續(xù)性假設(shè)

認為組成固體的物質(zhì)不留空隙地充滿了固體的整個體積即：認為固體的性質(zhì)是連續(xù)的§1.2

變形固體的基本假設(shè)三、變形固體的基本假設(shè)（1.連續(xù)性假設(shè)）三、變形固體的基本假設(shè)1.連續(xù)性假設(shè)——認為固體的性質(zhì)是連續(xù)的2.均勻性假設(shè)

認為在固體內(nèi)各處的材料(力學(xué)性能)相同即：認為固體的性質(zhì)不隨坐標變化§1.2

變形固體的基本假設(shè)三、變形固體的基本假設(shè)（2.均勻性假設(shè)）三、變形固體的基本假設(shè)1.連續(xù)性假設(shè)——認為固體的性質(zhì)是連續(xù)的2.均勻性假設(shè)——認為固體的性質(zhì)不隨坐標變化3.各向同性假設(shè)§1.2

變形固體的基本假設(shè)三、變形固體的基本假設(shè)（3.各向同性性假設(shè)）各向同性材料，如：鋼材，塑料，玻璃。各向異性材料，如：木材，竹材，膠合板。

鋼材木材固體的各個方向有不同的力學(xué)性能的性質(zhì)§1.2

變形固體的基本假設(shè)三、變形固體的基本假設(shè)（各向同性與各向異性）各向異性——各向同性——固體的各個方向有相同的力學(xué)性能的性質(zhì)三、變形固體的基本假設(shè)1.連續(xù)性假設(shè)——認為固體的性質(zhì)是連續(xù)的2.均勻性假設(shè)——認為固體的性質(zhì)不隨坐標變化3.各向同性假設(shè)

認為在固體各個方向的力學(xué)性能相同即：認為固體的性質(zhì)不隨方向變化§1.2

變形固體的基本假設(shè)三、變形固體的基本假設(shè)（3.各向同性性假設(shè)）三、變形固體的基本假設(shè)1.連續(xù)性假設(shè)——認為固體的性質(zhì)是連續(xù)的2.均勻性假設(shè)——認為固體的性質(zhì)不隨坐標變化3.各向同性假設(shè)——認為固體的性質(zhì)不隨方向變化§1.2

變形固體的基本假設(shè)三、變形固體的基本假設(shè)（3個假設(shè)）四、變形的假設(shè)小變形假設(shè)——小變形——與構(gòu)件的原始尺寸相比甚小的變形§1.2

變形固體的基本假設(shè)三、變形固體的基本假設(shè)（4.小變形假設(shè)）

在小變形情況下，研究構(gòu)件的平衡和運動時，可忽略變形的影響，仍按變形前的原始尺寸(即按剛體)進行分析、計算。認為構(gòu)件的變形是微小的

總之，材料力學(xué)是把構(gòu)件看作是連續(xù)的、均勻的和各向同性的變形固體，研究構(gòu)件在小變形情況下、彈性范圍內(nèi)的內(nèi)力和變形。§1.2

變形固體的基本假設(shè)三、變形固體的基本假設(shè)（總結(jié)）第一章緒論§1.3

桿件變形的基本形式一、材料力學(xué)的研究對象二、桿件的四種基本變形形式§1.3

桿件變形的基本形式（目錄）§1.3

桿件變形的基本形式一、材料力學(xué)的研究對象1.工程中的構(gòu)件桿板殼塊梁，軸樓板屋頂，飛機機身

水壩，齒輪一、材料力學(xué)的研究對象（1.工程中的構(gòu)件）2.材料力學(xué)的研究對象

桿——

材料力學(xué)的研究對象是桿件長度遠大于其它兩個橫向尺寸的構(gòu)件，簡稱為桿

§1.3

桿件變形的基本形式一、材料力學(xué)的研究對象（2.材料力學(xué)的研究對象）(1)桿的兩個主要幾何因素

橫截面——

軸線——垂直于桿長度方向的截面各橫截面形心的連線§1.3

桿件變形的基本形式一、材料力學(xué)的研究對象（桿的兩個主要幾何因素）軸線橫截面形心

橫截面與軸線之間的關(guān)系：相互垂直(2)桿的分類

等截面桿——

變截面桿——

b.按軸線的形式分為：

a.按橫截面的形式分為：

直桿——

曲桿——

本課程主要研究的桿件：

等直桿——橫截面沿軸線不變的桿橫截面沿軸線變化的桿軸線為直線的桿軸線為曲線的桿橫截面沿軸線不變的直桿§1.3

桿件變形的基本形式一、材料力學(xué)的研究對象（桿的分類）§1.3

桿件變形的基本形式一、材料力學(xué)的研究對象（2.材料力學(xué)的研究對象）

可見，材料力學(xué)是研究最簡單的固體力學(xué)問題：

最簡單的材料：連續(xù)的、均勻的、各向同性的材料

最簡單的變形：彈性小變形

最簡單的構(gòu)件：等直桿但是，材料力學(xué)的研究方法可用于研究一些復(fù)雜的固體力學(xué)問題。二、桿件的四種基本變形形式1.軸向拉伸或壓縮§1.3

桿件變形的基本形式二、桿件的四種基本變形形式（1.軸向拉伸或壓縮）2.剪切§1.3

桿件變形的基本形式二、桿件的四種基本變形形式（2.剪切）3.扭轉(zhuǎn)即：§1.3

桿件變形的基本形式二、桿件的四種基本變形形式（3.扭轉(zhuǎn)）4.彎曲即：§1.3

桿件變形的基本形式二、桿件的四種基本變形形式（4.彎曲）或：

不管桿件的受力形式如何復(fù)雜