工程力學(xué)基本知識緒論

工程力學(xué)EngineeringMechanics

第七章

緒論目錄2要點(diǎn)回顧材料力學(xué)簡史材料力學(xué)與力學(xué)學(xué)科、材料學(xué)科的關(guān)系概念：變形------剛度內(nèi)力------強(qiáng)度

穩(wěn)定性材料力學(xué)的任務(wù)3強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性是衡量構(gòu)件承載能力的三個(gè)方面，材料力學(xué)就是研究構(gòu)件承載能力的一門科學(xué)。

§7.1材料力學(xué)的任務(wù)研究構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性,還需要了解材料的力學(xué)性能。因此在進(jìn)行理論分析的基礎(chǔ)上，實(shí)驗(yàn)研究是完成材料力學(xué)的任務(wù)所必需的途徑和手段。4目錄§7.1材料力學(xué)的任務(wù)材料力學(xué)的任務(wù)就是在滿足強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性的要求下，為設(shè)計(jì)既經(jīng)濟(jì)又安全的構(gòu)件，提供必要的理論基礎(chǔ)和計(jì)算方法。三、材料力學(xué)的任務(wù)構(gòu)件橫截面尺寸不足或形狀不合理,或材料選用不當(dāng)

不能保證安全工作.不恰當(dāng)?shù)丶哟髾M截面尺寸或選用優(yōu)質(zhì)材料

增加成本,造成浪費(fèi)5在理論力學(xué)中主要研究物體平衡及運(yùn)動(dòng)問題的一般規(guī)律，物體的變形微小不計(jì)材料力學(xué)所研究的強(qiáng)度和剛度等問題，物體的變形是主要因素之一，所以絕對剛體這一概念已經(jīng)不再適用。

一般固體都具有抵抗外力作用的能力，外力去除后，能恢復(fù)其原有的形狀和尺寸，變形固體的這種性質(zhì)稱為彈性。1.研究對象：變形固體2.變形：物體形狀和尺寸的改變?！?.1材料力學(xué)的任務(wù)四、材料力學(xué)的研究對象61、后續(xù)的力學(xué)（其它的變形體力學(xué)）學(xué)好材料力學(xué)對學(xué)習(xí)其他變形體力學(xué)的奠基作用結(jié)構(gòu)力學(xué)，彈性力學(xué)，塑性力學(xué)，斷裂力學(xué)流體力學(xué)理性力學(xué)2、后續(xù)的專業(yè)課程

建筑結(jié)構(gòu)機(jī)械設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理3、有助于學(xué)習(xí)其它工程：土木、機(jī)械、航空、航天、交通、運(yùn)輸、材料、生物、工程、儀表等4、今后工程工作中直接受益

五、材料力學(xué)的作用——承前啟后的階段性

§7.1材料力學(xué)的任務(wù)7§7.2變形固體的基本假設(shè)1、連續(xù)性假設(shè)：認(rèn)為整個(gè)物體體積內(nèi)毫無空隙地充滿物質(zhì)在外力作用下，一切固體都將發(fā)生變形，稱為變形固體。目錄多孔金的顯微組織納米晶薄膜的顯微組織孔徑50nm左右82、均勻性假設(shè)：認(rèn)為物體內(nèi)的任何部分，其力學(xué)性能相同§7.2變形固體的基本假設(shè)普通鋼材的顯微組織優(yōu)質(zhì)鋼材的顯微組織目錄9§7.2變形固體的基本假設(shè)3、各向同性假設(shè)：認(rèn)為在物體內(nèi)各個(gè)不同方向的力學(xué)性能相同（沿不同方向力學(xué)性能不同的材料稱為各向異性材料。如木材、膠合板、纖維增強(qiáng)材料等）微觀不連續(xù)，宏觀連續(xù)。微觀各向異性，宏觀各向同性。微觀不均勻，宏觀均勻。碳納米管聚復(fù)合材料納米孿晶多晶銅10§7.2變形固體的基本假設(shè)ABCFδ1δ2如圖，δ遠(yuǎn)小于構(gòu)件的最小尺寸，所以通過節(jié)點(diǎn)平衡求各桿內(nèi)力時(shí)，把支架的變形略去不計(jì)。計(jì)算得到很大的簡化。4、小變形與線彈性范圍認(rèn)為構(gòu)件的變形極其微小，比構(gòu)件本身尺寸要小的多。目錄11§7.3外力及其分類外力：來自構(gòu)件外部的力（載荷、約束反力）按外力作用的方式分類體積力：連續(xù)分布于物體內(nèi)部各點(diǎn)的力。如重力和慣性力表面力：作用在物體表面上的力連續(xù)分布于物體表面上的力。如水壩受到的水壓力等均為分布力若外力作用面積遠(yuǎn)小于物體表面的尺寸，可作為作用于一點(diǎn)的集中力。如火車輪對鋼軌的壓力等分布力：集中力：目錄外力12按外力與時(shí)間的關(guān)系分類載荷緩慢地由零增加到某一定值后，就保持不變或變動(dòng)很不顯著，稱為靜載。靜載：動(dòng)載：載荷隨時(shí)間而變化。如交變載荷和沖擊載荷§7.3外力及其分類目錄外力蒸汽機(jī)的連桿打樁時(shí)汽錘對樁的作用131.內(nèi)力—構(gòu)件在外力作用下內(nèi)部各部分之間因變形而引起的附加的相互作用力叫附加內(nèi)力，簡稱內(nèi)力。一、內(nèi)力的概念2.內(nèi)力的性質(zhì)：平衡外力，阻止變形，消失彈性變形。3.內(nèi)力的特點(diǎn)：內(nèi)力是構(gòu)件本身所固有的性質(zhì)，隨外力的增加而增加（但是是有限度的）。也就是說，內(nèi)力在隨外力增加而加大時(shí)，到達(dá)某一限度時(shí)就會(huì)引起構(gòu)件破壞，因此它與構(gòu)件的強(qiáng)度是密切相關(guān)的?！?.4內(nèi)力、截面法和應(yīng)力的概念14目錄§7.4內(nèi)力、截面法和應(yīng)力的概念(1)假想沿m-m橫截面將

桿切開(2)留下左半段或右半段(3)將棄去部分對留下部

分的作用用內(nèi)力代替(4)對留下部分寫平衡方程，求出內(nèi)力的值。二、截面法：顯示和計(jì)算內(nèi)力的方法，是求內(nèi)力的方法。15FSMFFaa目錄§7.4內(nèi)力、截面法和應(yīng)力的概念例如截面法的步驟：1.截：2.取：3.代：4.平衡：16目錄§7.4內(nèi)力、截面法和應(yīng)力的概念三、為了表示內(nèi)力在一點(diǎn)處的強(qiáng)度，引入內(nèi)力集度,

即應(yīng)力的概念?！骄鶓?yīng)力——C點(diǎn)的應(yīng)力應(yīng)力是矢量，通常分解為—

正應(yīng)力—

切應(yīng)力應(yīng)力的國際單位為Pa（帕斯卡）1Pa=1N/m21GPa=109N/m217§7.5變形與應(yīng)變1.位移剛性位移；MM'MM'變形位移。2.變形物體內(nèi)任意兩點(diǎn)的相對位置發(fā)生變化。取一微正六面體兩種基本變形：

線變形

——

線段長度的變化 DxDx+DsxyogMM'LNL'N'角變形

——線段間夾角的變化目錄183.應(yīng)變x方向的平均應(yīng)變：

正應(yīng)變（線應(yīng)變）§7.5變形與應(yīng)變DxDx+DsxyogMM'LNL'N'M點(diǎn)處沿x方向的應(yīng)變：切應(yīng)變（角應(yīng)變）類似地，可以定義M點(diǎn)在xy平面內(nèi)的切應(yīng)變?yōu)椋壕鶠闊o量綱的量。目錄19§7.5變形與應(yīng)變例1.2已知：薄板的兩條邊固定，變形后a'b,a'd仍為直線。解：250200adcba'0.025gab,ad

兩邊夾角的變化：即為切應(yīng)變

。目錄求：ab邊的

m和ab、ad

兩邊夾角的變化。20構(gòu)件的分類：桿件、板殼*、塊體*材料力學(xué)主要研究桿件等截面直桿——等直桿直桿——

軸線為直線的桿曲桿——

軸線為曲線的桿{等截面桿——橫截面的大小

形狀不變的桿變截面桿——橫截面的大小

或形狀變化的桿{目錄§7.6

桿件變形的基本形式一、構(gòu)件的分類211.軸向拉伸（或壓縮）：由大小相等、方向相反、作用線與桿軸線重合的一對力引起的，表現(xiàn)為桿件的長度發(fā)生伸長或縮短。二、桿件變形的基本形式拉壓變形§7.6

桿件變形的基本形式22

2.剪切：由大小相等、方向相反、相互平行的力引起的，表現(xiàn)為受剪桿件的兩部分沿外力作用方向發(fā)生相對錯(cuò)動(dòng)。剪切變形§7.6

桿件變形的基本形式233.扭轉(zhuǎn)：由大小相等、方向相反、作用面都垂直于桿軸的兩個(gè)力偶引起的，表現(xiàn)為桿件的任意兩個(gè)橫截面發(fā)生繞軸線的相對轉(zhuǎn)動(dòng)。扭轉(zhuǎn)變形§7.6

桿件變形的基本形式24

4.彎曲：