【材料力學(xué) 課件】PPT-第一章 緒論

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1、(Preface) 劉鴻文 浙江大學(xué)教授。長期從事 固體力學(xué)教學(xué)工作。曾任教育部教材編 審委員會委員，國家教委（教育部）工 科力學(xué)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會主任委員兼 材料力學(xué)課程教學(xué)指導(dǎo)組組長。 著作有 : 材料力學(xué) , 高等材料力 學(xué) , 板殼理論 , 材料力學(xué)教程 , 材料力學(xué)實(shí)驗(yàn) , 簡明材料力學(xué) 等 . 材料力學(xué) 第二版于 1987年被評為全國高等學(xué)校優(yōu)秀教材 獲國優(yōu)獎 . 材料力學(xué) 第三版于 1997年獲國家級教學(xué)成果一等 獎，并獲國家科技進(jìn)步二等獎 . (Preface) 第一章 緒 論 (Preface) 1-1 材料力學(xué)的任務(wù)及研究對象 (The tasks and research

2、 objects of mechanics of materials) 1-2 變形固體的基本假設(shè) (The basic assumptions of deformable body ) 1-3 力、應(yīng)力、應(yīng)變和位移的基本 概念 ( Basic concepts of force、 stress、 strain and displacement) 1-4 桿件變形的基本形式 (The basic forms of deformation) 引言 (Introduction) (Preface) 20世紀(jì)以前 ,在力學(xué)知識的積累、 應(yīng)用和完善的基礎(chǔ)上 ,逐漸形成和發(fā) 展起來的蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、鐵路

3、、橋 梁、艦船、兵器等大型工業(yè)推動了近 代科學(xué)技術(shù)和社會的進(jìn)步 . 引 言 (Preface) 17 世 紀(jì) 前 后 (Preface) (Preface) 19 世 紀(jì) 初 (Preface) 撲翼飛機(jī) 巨大雙翼飛機(jī) (Preface) 滑翔機(jī) 飛艇 (Preface) 我國祖先的功績 世界上最古老的拱橋 跨度 37.02米， 全長 50.83米 (Preface) 塔高 65.86米，距 今已有近前年歷史 ，雖然歷經(jīng)近前年 的風(fēng)雨侵蝕和多次 地震、炮擊的重創(chuàng) ，至今仍巍然聳 . 用現(xiàn)代力學(xué)的觀 點(diǎn)看，構(gòu)件的受力 特性都較好。 山西應(yīng)縣佛宮寺 應(yīng) 縣 木 塔 建于 1056年 (Prefac

4、e) (Preface) 20世紀(jì)產(chǎn)生的、諸多高新技術(shù) ，如高層建筑、大跨度懸索橋、海 洋平臺、精密儀器、機(jī)器人、高速 列車以及大型水利工程等許多重要 工程更是在力學(xué)指導(dǎo)下得以實(shí)現(xiàn)， 并不斷發(fā)展完善的。 (Preface) (Preface) (Preface) (Preface) (Preface) (Preface) (Preface) (Preface) 橋 梁 美國金門大橋 （懸索橋， 1280米） (Preface) 澳 門 橋 南京長江大橋 上海南浦大橋 (Preface) 大型水利工程設(shè)施 (Preface) 大量中、外力學(xué)專家為力學(xué)的發(fā)展 作出了突出的貢獻(xiàn)，這里只簡單介紹部 分

5、力學(xué)專家 . (Preface) 達(dá)芬奇說 ： “ 力學(xué)是數(shù)學(xué)的 樂園，因?yàn)槲覀冊谶@里獲得 了數(shù)學(xué)的果實(shí) .” 達(dá) 芬 奇 伽 利 略 伽利略創(chuàng)建了材料力學(xué) (Preface) (Preface) (Preface) (Preface) (Preface) (Preface) (Preface) (Preface) (Preface) 1-1 材料力學(xué)的任務(wù)及研究對象 The tasks and research objects of mechanics of materials 一、任務(wù) (task) 材料力學(xué)是研究構(gòu)件承載能力的一門學(xué)科。 承載能力 (carrying capacity )

6、 強(qiáng)度 （ strength) 剛度 （ stiffness) 穩(wěn)定性 （ stability) (Preface) 1.強(qiáng)度 （ strength) 構(gòu)件抵抗破壞的能力 (Preface) 2.剛度 構(gòu)件抵抗變形的能力 . (stiffness): (Preface) 3.穩(wěn)定性 （ stability): 構(gòu)件保持原有平衡狀態(tài)的能力 材料力學(xué)的任務(wù) 在滿足強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性的要求下，以最經(jīng)濟(jì)的代價(jià)， 為構(gòu)件確定合理的形狀和尺寸，選擇適宜的材料，而提供必要 的理論基礎(chǔ)和計(jì)算方法。 (Preface) 二、研究對象 (research objects) 1.構(gòu)件 (element) 2.構(gòu)件的

7、分類 (classification of elements) 板 (plate) 殼 (shell) 塊體 (body) 桿 件 (bar) (Preface) 材料力學(xué)以 “ 梁、桿 ” 為主要研究對象 （ the main research objective in mechanics of materials include axially-loaded bars, shafts, beams, and columns) (Preface) 工程中多為梁、桿結(jié)構(gòu) (Preface) 1-2 變形固體的基本假設(shè) (The basic assumptions of deformable b

8、ody ) 一、連續(xù)性假設(shè) (continuity assumption) 物質(zhì)密實(shí)地充滿物體所在空間，毫無空隙。 二、均勻性假設(shè) （ homogenization assumption) 物體內(nèi)，各處的力學(xué)性質(zhì)完全相同。 三、各向同性假設(shè) （ isotropy assumption) 組成物體的材料沿各方向的力學(xué)性質(zhì)完全相同。 四、小變形假設(shè) （ neglecting deformation assumption) 材料力學(xué)所研究的構(gòu)件在載荷作用下的變形與原始尺寸 相比甚小，故對構(gòu)件進(jìn)行受力分析時(shí)可忽略其變形。 (Preface) 一、外力 （ external force) 1. 按作用方

9、式分 體積力 （ body force) 表面力 (surface force ) 集中力 (concentrated force) 分布力 (distributed force) 2. 按隨時(shí)間變化分 靜載荷 （ static load) 動載荷 (dynamic load) 交變載荷 （ alternate load) 沖擊載荷 （ impact load) 1-3 力、應(yīng)力、應(yīng)變和位移的基本概念 ( Basic concepts of force, stress, strain, and displacement) (Preface) 1.定義： 指由外力作用所引起的、物體內(nèi)相鄰部分之間

10、 相互作用力（附加內(nèi)力）。 二、內(nèi)力 （ internal force) (Preface) m m 2. 內(nèi)力的求法 截面法 (method of sections ) 步驟 (procedures for analysis) 截開 在所求內(nèi)力的截面處，假想 地用截面將桿件一分為二 . (Preface) m m m m m m 代替 任取一部分，其棄去部分對留下部分的作用，用作用在截 面上相應(yīng)的內(nèi)力（力或力偶）代替 . (Preface) 平衡 對留下的部分建立平衡方程，根據(jù)其上的已知外力來計(jì)算桿 在截開面上的未知內(nèi)力（此時(shí)截開面上的內(nèi)力對所留部分而言是 外力） . m m m m m m

11、 (Preface) 三、應(yīng)力 （ Stress) 1.定義 (Definition)： 由外力引起的內(nèi)力的集度 F A M 2. 應(yīng)力 (Stress) 平均應(yīng)力 全應(yīng)力（總應(yīng)力） m = Fp A 0 dlim dA FFp AA (Preface) 全應(yīng)力分解為 p M 垂直于截面的應(yīng)力稱為 “ 正應(yīng)力 ” (The stress acting normal to section is called the Normal Stress) 位于截面內(nèi)的應(yīng)力稱為 “ 切 應(yīng)力 ” (The stress acting tangent to section is called the Shea

12、r Stress) A F A F A d dl i m N N 0 A T A T A d dl i m 0 (Preface) 四 、變形和位移 （ deformation and displacement) 1.變形 （ deformation） 在外力作用下物體形狀和尺寸發(fā)生改變 2.位移 （ displacement） 變形前后物體內(nèi)一點(diǎn)位置的變化 3.應(yīng)變 （ strain) 度量構(gòu)件一點(diǎn)處的變形程度 平均線應(yīng)變 （ mean normal strain) m s x x xs A B A B (Preface) 角應(yīng)變 （ shearing strain) 線應(yīng)變 (normal

13、 strain) 0limx s x dx dy x xs A B A B C O D C D )2(lim 00 DOC ODOC (Preface) (a) 軸向拉伸 (axial tension ) (b) 軸向壓縮 (axial compression) 1.軸向拉伸和壓縮 (axial tension and compression) 1-4 桿件變形的基本形式 (The basic forms of deformation) F F F F (Preface) 2.剪切 (shear) F/2 F/2 F 3.扭轉(zhuǎn) (torsion) 4.彎曲 (bending) Me Me M M (Preface) 材料力學(xué)是一門很重要的技術(shù)基礎(chǔ)課，它與機(jī)械、土建、航 空、交通水利等工程密切相關(guān)，他在基礎(chǔ)課和專業(yè)課之間起著 橋 梁 作用 . (Preface) 數(shù)學(xué) 物理學(xué) 理論力學(xué) 其他 入門 材料力學(xué) 土 木 工 程 材 料 土 木 工 程 結(jié) 構(gòu) 結(jié) 構(gòu) 力 學(xué) 彈 性 力 學(xué) 機(jī) 械 零 件 機(jī) 械 原 理 其 他