湖南大學(xué)材料力學(xué)-第一章：緒論

材料力學(xué)緒論第一章一、材料力學(xué)的任務(wù)人工建造物結(jié)構(gòu)組成結(jié)構(gòu)的部件、零件構(gòu)件橫梁立柱屋架對構(gòu)件的基本力學(xué)要求1.強(qiáng)度要求：要求構(gòu)件在正常工作條件的荷載作用下不破壞。強(qiáng)度–––構(gòu)件或材料抵抗破壞的能力。2.剛度要求：要求在正常工作條件的荷載作用下，構(gòu)件的變形不超過某一限度。剛度–––構(gòu)件抵抗變形的能力。3.穩(wěn)定性要求：要求在正常工作條件下，構(gòu)件原有形狀下的平衡為穩(wěn)定的平衡。PP桿件失穩(wěn)的后果往往是嚴(yán)重的，如房屋的立柱如果發(fā)生失穩(wěn)，就可能導(dǎo)致房屋的倒塌。在設(shè)計(jì)構(gòu)件的時(shí)侯，不但需要滿足強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性的基本要求，還必須盡可能地選用合適的材料和降低材料的消耗量，以達(dá)到降低成本和減輕自重的目的。一般來說，前者要求多用材料，后者要求少用材料，為了達(dá)到最合理的目標(biāo)，必須從力學(xué)的角度提供正確的方法。與這個(gè)任務(wù)相適應(yīng)，材料力學(xué)作為一門學(xué)科，一般包括以下兩方面的內(nèi)容：構(gòu)件的力學(xué)分析–––研究構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性并且合理解決安全與經(jīng)濟(jì)的矛盾。材料力學(xué)采用理論分析加實(shí)驗(yàn)的研究方法材料的力學(xué)性質(zhì)–––在外力作用下，材料的變形與所受外力之間的關(guān)系。二、關(guān)于變形固體及其基本假設(shè)1.變形固體關(guān)于變形的基本概念和名詞彈性–––物體在引起變形的外力被除去以后，能即刻恢復(fù)它原有形狀和尺寸的性質(zhì)。塑性變形–––變形體在外力被除去后不能消失的變形。塑性——物體具有塑性變形的性質(zhì)彈性變形–––變形體在外力被除去后能完全消失的變形。部分彈性體–––去掉外力后不能完全恢復(fù)原來形狀和尺寸的物體。材料力學(xué)研究對象：完全彈性體完全彈性體–––去掉外力后能完全恢復(fù)原來形狀和尺寸的物體。實(shí)驗(yàn)表明：大多數(shù)材料在荷載不超過某一極限的時(shí)候，材料的表現(xiàn)接近完全彈性體。2.基本假設(shè)①連續(xù)性假設(shè)首先認(rèn)為組成物體的物質(zhì)毫無空隙地充滿了整個(gè)物體的幾何容積，其次物體受力產(chǎn)生的變形也是連續(xù)的，即不產(chǎn)生“空隙”，也不引起“擠入”。②均勻性假設(shè)認(rèn)為在物體內(nèi)各處的力學(xué)性質(zhì)完全相同。AB形狀、尺寸、取向相同當(dāng)P1=P2時(shí)，若1=2稱A、B兩點(diǎn)在該方向的力學(xué)性質(zhì)相同。P1P11ABP2P22③各向同性認(rèn)為材料在各個(gè)不同方向具有相同的力學(xué)性質(zhì)。A形狀、尺寸相同當(dāng)P1=P2時(shí)，若1=2稱A點(diǎn)在這兩個(gè)方向的力學(xué)性質(zhì)相同。P11AP1P2P22④小變形假設(shè)物體產(chǎn)生的變形與整個(gè)物體的原始尺寸相比是極其微小的。PLPA理論力學(xué)與材料力學(xué)的研究對象在模型上的區(qū)別。理論力學(xué)：剛體材料力學(xué)：變形固體完全彈性體理論力學(xué)中有些僅能用于剛體的公理，材料力學(xué)中不再成立。加減平衡力公理推論：力可沿其作用線移動(dòng)。P1=P2，則P1、P2組成平衡力系；分別去掉P1、P2，沿力的作用線移動(dòng)P1、P2，得到以下兩圖：P1P2拉伸變形無變形P1P2壓縮變形不能隨意進(jìn)行力向某點(diǎn)的簡化所以：力不能隨意沿作用線移動(dòng)三、構(gòu)件的分類1.塊體構(gòu)件三個(gè)方向尺寸為同量級2.板、殼構(gòu)件一個(gè)方向尺寸遠(yuǎn)小于其他兩方向的尺寸。中面為平面稱為板中面為曲面稱為殼板殼3.桿構(gòu)件的一個(gè)方向的尺寸遠(yuǎn)大于其他兩個(gè)方向的尺寸。曲桿等直桿變截面桿材料力學(xué)主要研究桿件的受力和變形問題桿件的主要幾何特征：橫截面，軸線直桿變截面桿等截面桿曲桿按軸線分類按橫截面分類桿件分類工程中最為常見的桿為等截面直桿稱為等直桿。四、桿件變形的基本形式1.軸向拉伸與壓縮PP拉伸PP壓縮2.剪切PP3