材料力學：第一章 材料力學基本概念

1、材料力學材料力學課程考核方式課程考核方式 總學時：總學時：64學時學時考核方式考核方式l 課堂表現(xiàn)課堂表現(xiàn) 5%l 課下作業(yè)課下作業(yè) 10%l 期中考試期中考試15 %l 期末考試：期末考試：70 %材料力學案例材料力學案例 李李 鋒鋒 編著編著 科學出版社科學出版社 2011材料力學材料力學 季順迎季順迎 主編主編 科學出版社科學出版社 2013材料力學解題指導材料力學解題指導 馬紅艷馬紅艷 主編主編 科學出版社科學出版社 2014作業(yè)作業(yè) 上課前交上課前交 字母、公式規(guī)范字母、公式規(guī)范 尺規(guī)繪圖尺規(guī)繪圖 每次改人數(shù)的一半每次改人數(shù)的一半 抄襲、不規(guī)范的不改抄襲、不規(guī)范的不改答疑答疑時間：每

2、周三下午時間：每周三下午3:30-4:30地點：力學樓地點：力學樓409 材料力學材料力學 性質(zhì)：技術基礎課性質(zhì)：技術基礎課 地位：固體力學的基礎地位：固體力學的基礎 工程設計的基礎工程設計的基礎l任務：結構設計安全可靠任務：結構設計安全可靠 經(jīng)濟合理經(jīng)濟合理l重要性：應用廣泛重要性：應用廣泛 與工程實際結合緊密與工程實際結合緊密材料力學與理論力學的區(qū)別材料力學與理論力學的區(qū)別1. 研究對象不同研究對象不同 剛體剛體 (理論力學理論力學) 可變形體可變形體 (材料力學材料力學)材料力學與理論力學的區(qū)別材料力學與理論力學的區(qū)別2. 運動狀態(tài)不同運動狀態(tài)不同 任意任意 (理論力學理論力學) 平衡平

3、衡 (材料力學材料力學)材料力學與理論力學的區(qū)別材料力學與理論力學的區(qū)別3. 研究外力作用效應不同研究外力作用效應不同外效應外效應-軌跡、速度、加速度軌跡、速度、加速度 (理論力學理論力學)內(nèi)效應內(nèi)效應-變形、破壞變形、破壞 (材料力學材料力學)理論分析方法理論分析方法- -概念、定理、公式概念、定理、公式研究方法研究方法 2. 2.實驗方法實驗方法l 理論尚未解決的問題理論尚未解決的問題l 研究材料的力學性能研究材料的力學性能l 新理論的建立和驗證新理論的建立和驗證飛機靜載試驗飛機靜載試驗。3.3.計算機方法計算機方法汽車碰撞汽車碰撞計算機方法計算機方法內(nèi)燃機車車體結構有限元分析內(nèi)燃機車車體

4、結構有限元分析計算機方法計算機方法5萬噸集裝箱船船體整體結構強度有限元分析萬噸集裝箱船船體整體結構強度有限元分析計算機方法計算機方法象山銅瓦門大橋結構設計分析象山銅瓦門大橋結構設計分析計算機方法計算機方法 1.1 1.1 材料力學的任務材料力學的任務 基本任務基本任務 要求構件能正常工作，必須滿足三大力要求構件能正常工作，必須滿足三大力學條件：學條件： 1. 強度要求強度要求 2. 剛度要求剛度要求 3.3.穩(wěn)定性要求穩(wěn)定性要求 1. 強度要求強度要求不容易破壞不容易破壞-強度高強度高容易破壞容易破壞 -強度低強度低 2. 剛度要求剛度要求不容易變形不容易變形-剛度大剛度大容易變形容易變形 -

5、剛度小剛度小 3.3.穩(wěn)定性要求穩(wěn)定性要求 TKM大橋大橋 唐山地震鐵軌彎曲唐山地震鐵軌彎曲 重慶在建鋼梁失穩(wěn)重慶在建鋼梁失穩(wěn)鋼廠房平面外失穩(wěn)鋼廠房平面外失穩(wěn)穩(wěn)定問題穩(wěn)定問題強度強度剛度剛度1.1 1.1 材料力學的研究對象材料力學的研究對象構件構件(member)基本形式基本形式軸線軸線axis1. 桿件桿件(bar)的幾何特征的幾何特征直桿直桿橫截面橫截面cross section形心形心等截面桿等截面桿2. 2. 材料力學研究對象材料力學研究對象- 等截面直桿等截面直桿軸線軸線axis橫截面橫截面1.3 1.3 材料力學基本假設材料力學基本假設建立理想彈性體模型的必要性建立理想彈性體模型

6、的必要性 微觀上看，材料是不連續(xù)、微觀上看，材料是不連續(xù)、 不均勻的，也是各向異性的。不均勻的，也是各向異性的。 灰口鑄鐵的顯微組織灰口鑄鐵的顯微組織球墨鑄鐵的顯微組織球墨鑄鐵的顯微組織普通鋼材的顯微組織普通鋼材的顯微組織優(yōu)質(zhì)鋼材的顯微組織優(yōu)質(zhì)鋼材的顯微組織 在宏觀上，可以認為材料是連續(xù)、在宏觀上，可以認為材料是連續(xù)、均勻的，部分工程材料是各向同性的。均勻的，部分工程材料是各向同性的。1.1.建立理想彈性體模型的必要性建立理想彈性體模型的必要性 微觀上看，材料是不連續(xù)、微觀上看，材料是不連續(xù)、 不均勻的，也是各向異性的。不均勻的，也是各向異性的。 2.2.材料力學基本假設材料力學基本假設1）連

7、續(xù)性假設）連續(xù)性假設材料連續(xù)無孔隙。力學量可以表示為坐標的材料連續(xù)無孔隙。力學量可以表示為坐標的連續(xù)函數(shù)，便于數(shù)學分析方法。連續(xù)函數(shù)，便于數(shù)學分析方法。 continuity assumption2）均勻性假設）均勻性假設材料各處力學性質(zhì)相同。材料各處力學性質(zhì)相同。 homogenization assumption3）各向同性假設）各向同性假設材料任意方向力學性質(zhì)相同。材料任意方向力學性質(zhì)相同。 isotropy assumtion4）小變形假設）小變形假設變形遠小于構件尺寸。列平衡方程時可以用變形遠小于構件尺寸。列平衡方程時可以用變形前的尺寸進行計算變形前的尺寸進行計算 ，使計算簡化。，使

8、計算簡化。 連續(xù)連續(xù) 均勻均勻 各向同性的可變形固體材料各向同性的可變形固體材料主要研究產(chǎn)生彈性變形，變形微小的情況主要研究產(chǎn)生彈性變形，變形微小的情況外力外力內(nèi)力內(nèi)力應力應力強度條件強度條件變形變形剛度條件剛度條件FFqlqq (x)xzp =zF1F2F3F4F1F2F3F4F1F2F3F4F1F2內(nèi)力主矩內(nèi)力主矩MO內(nèi)力主矢內(nèi)力主矢FRzxyFNzxyT扭矩扭矩彎矩彎矩彎矩彎矩軸力軸力剪力剪力剪力剪力MOFRF1F2F3F41. 1. 概念概念 應力應力分布內(nèi)力在一點的集度分布內(nèi)力在一點的集度1.4 1.4 應力應力stressstressF1F2 F1F2FSFNAFAN0limAFAS0lim FR正應力正應力 （法向應力）法向應力）切應力切應力 （切向應力）切向應力）A切應力切應力 位于截面內(nèi)的應力稱為位于截面內(nèi)的應力稱為切切應力應力正應力正應力 垂直于截面的應力稱為垂直于截面的應力稱為 正應力正應力 normal stress單位：單位： Pa , 1 Pa = 1 N/常用單位：常用單位：MPa , 1 MPa= 106 Pa（剪（剪應力）應力）shear