工程力學(xué)第08講 緒論

第

7

章緒論

材料力學(xué)的研究對象與任務(wù)

材料力學(xué)的基本假設(shè)

材料力學(xué)的基本概念本章主要介紹：1§1

材料力學(xué)的任務(wù)與研究對象§2

材料力學(xué)的基本假設(shè)§3

外力與內(nèi)力§4

正應(yīng)力與切應(yīng)力§5

正應(yīng)變與切應(yīng)變2§1材料力學(xué)的任務(wù)與研究對象

工程實(shí)例

構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度與穩(wěn)定性

材料力學(xué)的任務(wù)

材料力學(xué)的研究對象3

工程實(shí)例埃菲爾鐵塔鐵塔承受風(fēng)載的計(jì)算簡圖鐵塔變形示意圖4Tacoma

海峽大橋(美國Tacoma市)Tacoma

海峽新橋因設(shè)計(jì)不良1940年破壞5Tacoma大橋破壞過程6在外力作用下，不能保持原有平衡形態(tài)的現(xiàn)象，稱為失穩(wěn)Tacoma橋受壓壁板的破壞形式加筋板由平直（原有平衡形式）變彎加筋板7

構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度與穩(wěn)定性構(gòu)件：組成機(jī)械與結(jié)構(gòu)的零、構(gòu)件構(gòu)件的力學(xué)響應(yīng)：變形－構(gòu)件的形狀與尺寸發(fā)生變化破壞－構(gòu)件發(fā)生顯著塑性變形(屈服)或斷裂失穩(wěn)－構(gòu)件不能保持原有平衡形態(tài)

構(gòu)件的承載能力：

強(qiáng)度－構(gòu)件抵抗破壞的能力剛度－構(gòu)件抵抗變形的能力

穩(wěn)定性－構(gòu)件保持原有平衡形式的能力8

材料力學(xué)的任務(wù)材料力學(xué)的任務(wù)：

研究構(gòu)件在外力作用下的變形、受力與失效的規(guī)律，為合理設(shè)計(jì)構(gòu)件提供有關(guān)強(qiáng)度、剛度與穩(wěn)定性分析的基本理論與方法（包括試驗(yàn)方法）。失效：廣義破壞，包括斷裂、失穩(wěn)等構(gòu)件安全工作基本條件：

構(gòu)件應(yīng)具備足夠的強(qiáng)度、剛度與穩(wěn)定性，以保證在規(guī)定的使用條件下，不破壞、不過大變形與不失穩(wěn)。9

材料力學(xué)的研究對象桿件：細(xì)而長的構(gòu)件10橫截面與軸線相正交；軸線通過橫截面的形心桿件的幾何要素：橫截面與軸線

桿件種類：直桿與曲桿,等截面桿與變截面桿11主要研究對象是桿,以及由若干桿組成的簡單桿系結(jié)構(gòu)。材料力學(xué)的研究對象12

§2

材料力學(xué)的基本假設(shè)

連續(xù)性假設(shè)

均勻性假設(shè)

各向同性假設(shè)

基本假設(shè)小結(jié)13

連續(xù)性假設(shè)

構(gòu)件內(nèi)的一些力學(xué)量（例如各點(diǎn)的位移）可用坐標(biāo)的連續(xù)函數(shù)表示，也可采用無限小的數(shù)學(xué)分析方法。

當(dāng)空穴或裂紋不能忽略時(shí)，采用斷裂力學(xué)方法專門研究。裂紋連續(xù)性：在構(gòu)件所占有的空間內(nèi)處處充滿物質(zhì)14

均勻性假設(shè)微觀非均勻，宏觀均勻鋼的顯微照片灰口鑄鐵的顯微照片均勻性：材料的力學(xué)性能與其在構(gòu)件中的位置無關(guān)15

各向同性假設(shè)宏觀各向異性材料晶粒－各向異性材料－宏觀各向同性纖維增強(qiáng)復(fù)合材料金屬材料各向同性：材料沿各個(gè)方向的力學(xué)性能相同16構(gòu)件是由連續(xù)、均勻與各向同性材料制成的可變形固體

基本假設(shè)小結(jié)連續(xù)性：構(gòu)件所占有的空間內(nèi)處處充滿物質(zhì)

（密實(shí)體）均勻性：材料的力學(xué)性能與其在構(gòu)件中的位置無關(guān)

（力學(xué)性能與位置無關(guān)）各向同性：材料沿各個(gè)方向的力學(xué)性能相同

（力學(xué)性能與受力方向無關(guān)）17

§3外力與內(nèi)力

外力

內(nèi)力與截面法

例題18

外力分布力：連續(xù)分布在構(gòu)件表面某一范圍的力集中力：當(dāng)分布力的作用范圍遠(yuǎn)小于構(gòu)件表面面積或桿

長時(shí)，可簡化為作用于一點(diǎn)處的力F1F2外力：作用于構(gòu)件上的載荷與約束反力19靜載荷：隨時(shí)間變化極緩慢或不變化的載荷動載荷：隨時(shí)間顯著變化或使構(gòu)件各質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生明顯加速度的載荷20

內(nèi)力與截面法

由于外力作用，構(gòu)件內(nèi)部相連兩部分之間的相互作用力－內(nèi)力內(nèi)力

性質(zhì)－連續(xù)分布力21FN－沿橫截面軸線的內(nèi)力分量－軸力FS