工程力學 第5版 課件 第8.0章 第二篇 材料力學概述

第二篇材料力學概述第一篇材料力學概述材料力學(MechanicsofMaterials)是研究材料在各種外力作用下產(chǎn)生的應變、應力、強度、剛度、穩(wěn)定和導致各種材料破壞的極限。固體力學的一個分支，研究結構構件和機械零件承載能力的基礎學科。其基本任務是：將工程結構和機械中的簡單構件簡化為一維桿件，計算桿中的應力、變形并研究桿的穩(wěn)定性，以保證結構能承受預定的載荷；選擇適當?shù)牟牧?、截面形狀和尺寸，以便設計出既安全又經(jīng)濟的結構構件和機械零件。第一篇材料力學概述剛體與變形固體理論力學主要研究的是物體的平衡和運動規(guī)律，將物體抽象為剛體(Rigidbody)任何物體受載荷（外力）作用后其內部質點都將產(chǎn)生相對運動，從而導致物體的形狀和尺寸發(fā)生變化，稱為變形(Deformation)，材料力學中研究的對象是可變形固體(Deformablebody)第一篇材料力學概述彈性變形與塑性變形外力去除后能恢復原裝的變形-彈性變形外力去除后不能恢復原裝的變形（永久變形）–塑性變形去除外力后能夠恢復原狀，也就是受力后發(fā)生的變形全部是彈性變形的物體稱為彈性體如果物體的彈性變形大小與載荷成線性關系，則稱為線彈性變形，相應的物體材料稱為線彈性材料大多數(shù)金屬材料當載荷在一定范圍內所產(chǎn)生的變形是線彈性變形第一篇材料力學概述材料力學的研究對象變形固體抽象，一維構件（桿、軸、梁、框架）-材料力學

機械、土木及其它工程結構等都是由零、部件組裝而成，這些零、部件統(tǒng)稱為構件。二維、三維構件（板、殼、塊）-彈性力學第一篇材料力學概述一維構件等截面直桿等截面曲桿變截面桿第一篇材料力學概述變形固體及其理想化連續(xù)性假設

微觀不連續(xù)，宏觀連續(xù)均勻性假設

物體內各處的力學性能完全相同各向同性假設

固體在各個方向上的力學性能完全相同小變形假設

假設物體的幾何尺寸、形狀的改變與其總的尺寸相比是很微小的。第一篇材料力學概述變形固體及其理想化連續(xù)性假設

微觀不連續(xù)，宏觀連續(xù)。認為固體在其整個體積內是連續(xù)的，由此可以引入無限小的概念，可以進行極限、積分、微分等高等數(shù)學運算。球墨鑄鐵的顯微組織普通鋼材的顯微組織第一篇材料力學概述變形固體及其理想化均勻性假設

物體內各處的力學性能完全相同

物體的任一部份的力學性能就可以代表整體的力學性能。第一篇材料力學概述變形固體及其理想化各向同性假設

固體在各個方向上的力學性能完全相同。有些材料并非如此，比如復合材料玻璃鋼在不同的方向上力學性能差異較大。玻璃鋼型材第一篇材料力學概述變形固體及其理想化小變形假設

假設物體的幾何尺寸、形狀的改變與其總的尺寸相比是很微小的。小變形下，研究物體的靜力平衡時，均可略去小變形，而按照原始尺寸計算，從而使計算簡化。A小變形下點A的反力矩在變形前后相差不大AA大變形下點A的反力矩如何？第一篇材料力學概述桿件的基本變形第一篇材料力學概述結構工作時，任一構件通常均受到載荷(Load)的作用。結構必須具備必要的承載能力(1)必要的強度Strength(2)必要的剛度Stiffness(3)必要的穩(wěn)定性Stability第一篇材料力學概述強度（Strength）構件抵抗破壞(斷裂、塑性變形)的能力稱為強度第一篇材料力學概述強度（Strength）?第一篇材料力學概述剛度（Stiffness）構件受載荷作用時產(chǎn)生過大的彈性變形會影響結構的正常工作，因而在設計時，應使其具有必要的抵抗彈性變形的能力，即剛度。第一篇材料力學概述穩(wěn)定性（Stability）構件或零部件在某些受力形式(例如軸向壓力)下其平衡形式不會發(fā)生突然轉變的能力稱為穩(wěn)定性。第一篇材料力學概述綜合考慮強度剛度穩(wěn)定性第一篇材料力學概述

強度、剛度和穩(wěn)定性是構件設計時必須要考慮的三個問題，但對于不同的構件以及不同的工況，又會有所區(qū)別和側重。

設計時在滿足“必要的強度、