項(xiàng)目四材料力學(xué)基本知識(shí)講義課件

項(xiàng)目四

材料力學(xué)基本知識(shí)

1項(xiàng)目四材料力學(xué)基本知識(shí)

1項(xiàng)目四

材料力學(xué)基本知識(shí)課題4.1材料力學(xué)的任務(wù)課題4.2變形固體的基本假設(shè)課題4.3內(nèi)力、截面法和應(yīng)力概念課題4.4桿件變形的基本形式2項(xiàng)目四材料力學(xué)基本知識(shí)課題4.1材料力學(xué)的任務(wù)課題4課題4.1材料力學(xué)的任務(wù)一、構(gòu)件的承載能力構(gòu)件的承載能力通常由以下三個(gè)方面來(lái)衡量：

1、強(qiáng)度要求2、剛度要求3、穩(wěn)定性要求3課題4.1材料力學(xué)的任務(wù)一、構(gòu)件的承載能力3對(duì)構(gòu)件在荷載作用下正常工作的要求Ⅰ.具有足夠的強(qiáng)度——荷載作用下構(gòu)件不斷裂，荷載去除后構(gòu)件不產(chǎn)生過(guò)大的永久變形(塑性變形)FF(a)FF鋼筋(b)二、材料力學(xué)的任務(wù)4對(duì)構(gòu)件在荷載作用下正常工作的要求Ⅰ.具有足夠的強(qiáng)度

美國(guó)的Tacoma老橋于1940年11月7日因風(fēng)力引起的振動(dòng)而產(chǎn)生斷裂破壞。5美國(guó)的Tacoma老橋于1940年11月7荷載未作用時(shí)塑形變形示例荷載作用下F荷載去除后6荷載未作用時(shí)塑形變形示例荷載作用下F荷載去除后6塑形變形示例7塑形變形示例7Ⅱ.具有足夠的剛度——荷載作用下的彈性變形不超過(guò)工程允許范圍。荷載未作用時(shí)荷載去除后荷載作用下F8Ⅱ.具有足夠的剛度——荷載作用下的彈性變形不超過(guò)工彈性變形示例9彈性變形示例9Ⅲ.滿(mǎn)足穩(wěn)定性要求——對(duì)于理想中心壓桿是指荷載作用下桿件能保持原有形態(tài)的平衡。理想中心壓桿10Ⅲ.滿(mǎn)足穩(wěn)定性要求——對(duì)于理想中心壓桿是指荷載作用下理想中心壓桿11理想中心壓桿11

在滿(mǎn)足上述強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性要求的同時(shí)，須盡可能合理選用材料和降低材料消耗量，以節(jié)約投資。材料力學(xué)包含的兩個(gè)方面理論分析實(shí)驗(yàn)研究測(cè)定材料的力學(xué)性能；解決某些不能全靠理論分析的問(wèn)題12在滿(mǎn)足上述強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性要求的同時(shí)，須盡可

材料力學(xué)與生產(chǎn)實(shí)踐的關(guān)系趙州橋(石拱橋)595-605年建，充分利用石料的抗壓縮強(qiáng)度好的特性。安瀾竹索橋(宋代建)(1964年改為鋼纜承托的索橋)充分利用竹材的抗拉伸強(qiáng)度好的特性。13材料力學(xué)與生產(chǎn)實(shí)踐的關(guān)系趙州橋(石拱橋)595-60通過(guò)實(shí)驗(yàn)建立理論的初期伽利略(G.Galileo)1638年提出計(jì)算梁強(qiáng)度的公式(但結(jié)論不正確)胡克(R.Hooke)1678年發(fā)表根據(jù)實(shí)驗(yàn)得出的物理定律——胡克定律14通過(guò)實(shí)驗(yàn)建立理論的初期伽利略(G.Galileo)1638年

材料力學(xué)是隨生產(chǎn)的發(fā)展而建立的關(guān)于強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性計(jì)算的理論。生產(chǎn)實(shí)踐科學(xué)實(shí)驗(yàn)材料力學(xué)15材料力學(xué)是隨生產(chǎn)的發(fā)展而建立的關(guān)于強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性課題4.2變形固體的基本假設(shè)

材料在荷載作用下都會(huì)產(chǎn)生變形——尺寸改變和形狀改變——可變形固體。對(duì)可變形固體的基本假設(shè)：Ⅰ.連續(xù)性假設(shè)——無(wú)空隙、密實(shí)連續(xù)。(1)從受力構(gòu)件內(nèi)任意取出的體積單元內(nèi)均不含空隙；(2)變形必須滿(mǎn)足幾何相容條件，變形后的固體內(nèi)既無(wú)“空隙”，亦不產(chǎn)生“擠入”現(xiàn)象。據(jù)此：16課題4.2變形固體的基本假設(shè)材料在荷載作用下都會(huì)Ⅱ.均勻性假設(shè)——各點(diǎn)處材料的力學(xué)性能相同。對(duì)常用工程材料，尚有各向同性假設(shè)。Ⅲ.小變形假設(shè)——構(gòu)件在承受荷載作用時(shí)，其變形與構(gòu)件的原始尺寸相比甚小，甚至可以略去不計(jì)。17Ⅱ.均勻性假設(shè)——各點(diǎn)處材料的力學(xué)性能相同。對(duì)常用課題4.3內(nèi)力、截面法和應(yīng)力概念一、內(nèi)力材料力學(xué)的研究對(duì)象是構(gòu)件，對(duì)于所取的研究對(duì)象來(lái)說(shuō)，周?chē)钠渌矬w作用于其上的力均為外力，這些外力包括荷載、約束力、重力等。按照外力作用方式的不同，外力又可分為分布力和集中力。18課題4.3內(nèi)力、截面法和應(yīng)力概念一、內(nèi)力材料力學(xué)的研究對(duì)二、截面法將桿件用截面假想地切開(kāi)以顯示內(nèi)力，并由平衡條件建立內(nèi)力和外力的關(guān)系確定內(nèi)力的方法，稱(chēng)為截面法。綜上所述，截面法可歸納為以下三個(gè)步驟：

1、假想截開(kāi)在需求內(nèi)力的截面處，假想用一截面把構(gòu)件截成兩部分。

2、任意留取任取一部分為究研對(duì)象，將棄去部分對(duì)留下部分的作用以截面上的內(nèi)力N來(lái)代替。

3、平衡求力對(duì)留下部分建立平衡方程，求解內(nèi)力。19二、截面法19三、應(yīng)力全應(yīng)力P的方向即ΔF的方向。通常將應(yīng)力分解成垂直于截面的法向分量σ和相切于截面的切向分量τ,其中σ稱(chēng)正應(yīng)力，τ稱(chēng)為切應(yīng)力。20三、應(yīng)力20課題4.4桿件變形的基本形式Ⅰ.軸向拉伸或軸向壓縮木壓桿21課題4.4桿件變形的基本形式Ⅰ.軸向拉伸或軸向壓縮木壓直桿曲桿主要幾何因素：橫截面、軸線等截面桿和變截面桿22直桿曲桿主要幾何因素：橫截面、軸線等截面桿和變截面桿Ⅱ.剪切23Ⅱ.剪切23剪切變形24剪切變形24Ⅲ.扭轉(zhuǎn)25Ⅲ.扭轉(zhuǎn)25扭轉(zhuǎn)變形26扭轉(zhuǎn)變形26Ⅳ.彎曲F1=F2時(shí)(從而亦有FA=FB)車(chē)軸的AB部分不受剪切——純彎曲。車(chē)軸的外伸部分既受彎又受剪——橫力彎曲27Ⅳ.彎曲F1=F2時(shí)(從而亦有FA=FB)車(chē)軸的彎曲變形28彎曲變形28

工程中常用構(gòu)件在荷載作用下，大多為幾種基本變形形式的組合——組合變形。煙囪(壓縮+橫力彎曲)齒輪傳動(dòng)軸(扭轉(zhuǎn)+水平面內(nèi)橫力彎曲+豎直面內(nèi)橫力彎曲)廠房吊車(chē)立柱(壓縮+純彎曲)29工程中常用構(gòu)件在荷載作用下，大多為幾種基本變形形式的3030小

結(jié)

本章介紹了材料力學(xué)的研究對(duì)象和任務(wù)。一、構(gòu)件的承載能力包括強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性。1、強(qiáng)度：構(gòu)件抵抗破壞（斷裂或產(chǎn)生顯著塑性變形）的能力稱(chēng)為強(qiáng)度。2、剛度：構(gòu)件抵抗變形的能力稱(chēng)為剛度。3、穩(wěn)定性：構(gòu)件保持原有平衡形式的能力稱(chēng)為穩(wěn)定性。

二、變形固體是理想化的力學(xué)模型，幾個(gè)基本假設(shè)是材料力學(xué)研究的基礎(chǔ)。1、連續(xù)性假設(shè)2、均勻性假設(shè)3、各向同性假設(shè)4、小變形假設(shè)

三、內(nèi)力、截面法和應(yīng)力概念1、內(nèi)力：是指因外力作用使構(gòu)件發(fā)生變形時(shí)，構(gòu)件的各質(zhì)點(diǎn)間的相對(duì)位置改變而引起的“附加內(nèi)力”，即分子結(jié)合力的改變量。2、截面法求解應(yīng)力是材料力學(xué)的一個(gè)基本方法。3、應(yīng)力：內(nèi)力在截面上的分布集中程度稱(chēng)為應(yīng)力。

四、桿件變形的基本形式1、拉伸或壓縮2、剪切3、扭轉(zhuǎn)4、彎曲31小結(jié)31項(xiàng)目四

材料力學(xué)基本知識(shí)

32項(xiàng)目四材料力學(xué)基本知識(shí)

1項(xiàng)目四

材料力學(xué)基本知識(shí)課題4.1材料力學(xué)的任務(wù)課題4.2變形固體的基本假設(shè)課題4.3內(nèi)力、截面法和應(yīng)力概念課題4.4桿件變形的基本形式33項(xiàng)目四材料力學(xué)基本知識(shí)課題4.1材料力學(xué)的任務(wù)課題4課題4.1材料力學(xué)的任務(wù)一、構(gòu)件的承載能力構(gòu)件的承載能力通常由以下三個(gè)方面來(lái)衡量：

1、強(qiáng)度要求2、剛度要求3、穩(wěn)定性要求34課題4.1材料力學(xué)的任務(wù)一、構(gòu)件的承載能力3對(duì)構(gòu)件在荷載作用下正常工作的要求Ⅰ.具有足夠的強(qiáng)度——荷載作用下構(gòu)件不斷裂，荷載去除后構(gòu)件不產(chǎn)生過(guò)大的永久變形(塑性變形)FF(a)FF鋼筋(b)二、材料力學(xué)的任務(wù)35對(duì)構(gòu)件在荷載作用下正常工作的要求Ⅰ.具有足夠的強(qiáng)度

美國(guó)的Tacoma老橋于1940年11月7日因風(fēng)力引起的振動(dòng)而產(chǎn)生斷裂破壞。36美國(guó)的Tacoma老橋于1940年11月7荷載未作用時(shí)塑形變形示例荷載作用下F荷載去除后37荷載未作用時(shí)塑形變形示例荷載作用下F荷載去除后6塑形變形示例38塑形變形示例7Ⅱ.具有足夠的剛度——荷載作用下的彈性變形不超過(guò)工程允許范圍。荷載未作用時(shí)荷載去除后荷載作用下F39Ⅱ.具有足夠的剛度——荷載作用下的彈性變形不超過(guò)工彈性變形示例40彈性變形示例9Ⅲ.滿(mǎn)足穩(wěn)定性要求——對(duì)于理想中心壓桿是指荷載作用下桿件能保持原有形態(tài)的平衡。理想中心壓桿41Ⅲ.滿(mǎn)足穩(wěn)定性要求——對(duì)于理想中心壓桿是指荷載作用下理想中心壓桿42理想中心壓桿11

在滿(mǎn)足上述強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性要求的同時(shí)，須盡可能合理選用材料和降低材料消耗量，以節(jié)約投資。材料力學(xué)包含的兩個(gè)方面理論分析實(shí)驗(yàn)研究測(cè)定材料的力學(xué)性能；解決某些不能全靠理論分析的問(wèn)題43在滿(mǎn)足上述強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性要求的同時(shí)，須盡可

材料力學(xué)與生產(chǎn)實(shí)踐的關(guān)系趙州橋(石拱橋)595-605年建，充分利用石料的抗壓縮強(qiáng)度好的特性。安瀾竹索橋(宋代建)(1964年改為鋼纜承托的索橋)充分利用竹材的抗拉伸強(qiáng)度好的特性。44材料力學(xué)與生產(chǎn)實(shí)踐的關(guān)系趙州橋(石拱橋)595-60通過(guò)實(shí)驗(yàn)建立理論的初期伽利略(G.Galileo)1638年提出計(jì)算梁強(qiáng)度的公式(但結(jié)論不正確)胡克(R.Hooke)1678年發(fā)表根據(jù)實(shí)驗(yàn)得出的物理定律——胡克定律45通過(guò)實(shí)驗(yàn)建立理論的初期伽利略(G.Galileo)1638年

材料力學(xué)是隨生產(chǎn)的發(fā)展而建立的關(guān)于強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性計(jì)算的理論。生產(chǎn)實(shí)踐科學(xué)實(shí)驗(yàn)材料力學(xué)46材料力學(xué)是隨生產(chǎn)的發(fā)展而建立的關(guān)于強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性課題4.2變形固體的基本假設(shè)

材料在荷載作用下都會(huì)產(chǎn)生變形——尺寸改變和形狀改變——可變形固體。對(duì)可變形固體的基本假設(shè)：Ⅰ.連續(xù)性假設(shè)——無(wú)空隙、密實(shí)連續(xù)。(1)從受力構(gòu)件內(nèi)任意取出的體積單元內(nèi)均不含空隙；(2)變形必須滿(mǎn)足幾何相容條件，變形后的固體內(nèi)既無(wú)“空隙”，亦不產(chǎn)生“擠入”現(xiàn)象。據(jù)此：47課題4.2變形固體的基本假設(shè)材料在荷載作用下都會(huì)Ⅱ.均勻性假設(shè)——各點(diǎn)處材料的力學(xué)性能相同。對(duì)常用工程材料，尚有各向同性假設(shè)。Ⅲ.小變形假設(shè)——構(gòu)件在承受荷載作用時(shí)，其變形與構(gòu)件的原始尺寸相比甚小，甚至可以略去不計(jì)。48Ⅱ.均勻性假設(shè)——各點(diǎn)處材料的力學(xué)性能相同。對(duì)常用課題4.3內(nèi)力、截面法和應(yīng)力概念一、內(nèi)力材料力學(xué)的研究對(duì)象是構(gòu)件，對(duì)于所取的研究對(duì)象來(lái)說(shuō)，周?chē)钠渌矬w作用于其上的力均為外力，這些外力包括荷載、約束力、重力等。按照外力作用方式的不同，外力又可分為分布力和集中力。49課題4.3內(nèi)力、截面法和應(yīng)力概念一、內(nèi)力材料力學(xué)的研究對(duì)二、截面法將桿件用截面假想地切開(kāi)以顯示內(nèi)力，并由平衡條件建立內(nèi)力和外力的關(guān)系確定內(nèi)力的方法，稱(chēng)為截面法。綜上所述，截面法可歸納為以下三個(gè)步驟：

1、假想截開(kāi)在需求內(nèi)力的截面處，假想用一截面把構(gòu)件截成兩部分。

2、任意留取任取一部分為究研對(duì)象，將棄去部分對(duì)留下部分的作用以截面上的內(nèi)力N來(lái)代替。

3、平衡求力對(duì)留下部分建立平衡方程，求解內(nèi)力。50二、截面法19三、應(yīng)力全應(yīng)力P的方向即ΔF的方向。通常將應(yīng)力分解成垂直于截面的法向分量σ和相切于截面的切向分量τ,其中σ稱(chēng)正應(yīng)力，τ稱(chēng)為切應(yīng)力。51三、應(yīng)力20課題4.4桿件變形的基本形式Ⅰ.軸向拉伸或軸向壓縮木壓桿52課題4.4桿件變形的基本形式Ⅰ.軸向拉伸或軸向壓縮木壓直桿曲桿主要幾何因素：橫截面、軸線等截面桿和變截面桿53直桿曲桿主要幾何因素：橫截面、軸線等截面桿和變截面桿Ⅱ.剪切54Ⅱ.剪切23剪切變形55剪切變形24Ⅲ.扭轉(zhuǎn)56Ⅲ.扭轉(zhuǎn)25扭轉(zhuǎn)變形57扭轉(zhuǎn)變形26Ⅳ.彎曲F1=F2時(shí)(從而亦有FA=FB)車(chē)軸的AB部分不受剪切——純彎曲。車(chē)軸的外伸部分既受彎又受剪——橫力彎曲58Ⅳ.彎曲F1=F2時(shí)(從而亦有FA=FB)車(chē)軸的彎曲變形59彎曲變形28

工程中常用構(gòu)件在荷載作用下，大多為幾種基本變形形式的組合——組合變形。煙囪(壓縮+橫力彎曲)齒輪傳動(dòng)軸(扭轉(zhuǎn)+水平面內(nèi)橫力彎曲+豎直面內(nèi)橫力彎曲)廠房吊車(chē)立柱(壓縮+純彎曲)60工程中常用構(gòu)件在荷載作用下，大多為幾種基本變形形式的6130小

結(jié)

本章介紹了材料力學(xué)的研究對(duì)象和任務(wù)。一、構(gòu)件的承載能力包括強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性。1、強(qiáng)度：構(gòu)件抵抗破壞（斷裂或產(chǎn)生顯著塑性變形）的能力稱(chēng)為強(qiáng)度。2、剛度：構(gòu)件抵抗變形