材料力學(xué)第一章 緒論

MechanicsofMaterials材料力學(xué)陳華燕QQ:6394175CellphoneMAIL：kay_chy@126.com基本情況上課時(shí)間地點(diǎn)：周一1-2節(jié)；周三3-4節(jié)?？倢W(xué)時(shí)：561～17周（本學(xué)期）先修課程：高等數(shù)學(xué)、理論力學(xué)考試方式：平時(shí)成績(jī)＋期中考試+期末考試課外要求：2倍上課時(shí)間進(jìn)行復(fù)習(xí)與作業(yè)答疑注意區(qū)分理論課作業(yè)與試驗(yàn)報(bào)告參考書:國(guó)內(nèi):孫訓(xùn)方，劉鴻文、單輝祖等，國(guó)外:鐵摩辛柯課程特點(diǎn)——你們的學(xué)習(xí)方法

科學(xué)像一株常青之樹，在實(shí)驗(yàn)室、圖書館和博物館中緩慢生長(zhǎng)，成千上萬的人完成了大量出色的工作，這些人并非具有超常才智，但他們受過良好的訓(xùn)練，掌握了有效的方法并且具有很大的耐心。

－美國(guó)喬治.薩頓（GeorgeSarton1884－1956，美國(guó)科學(xué)家,科學(xué)近代史學(xué)科的重要奠基人）同學(xué)們思考：什么樣的學(xué)生是優(yōu)秀學(xué)生？?jī)?yōu)秀學(xué)生應(yīng)該具有的品質(zhì)或特點(diǎn)！怎樣學(xué)好材料力學(xué)課程?36人60分80分90分100分10人14人6人70分97人參加考試（正常77，重修20）17人14人正常2491541410及格率68.8%重修12521--及格率40%2012-2013學(xué)年秋材料力學(xué)Ⅲ期末考試情況7人60分80分90分100分5人20人21人70分82人參加考試（正常66，重修16）14人15人正常491019195及格率93.9%重修36421-及格率81.25%2013-2014學(xué)年秋材料力學(xué)Ⅲ期末考試情況17人60分80分90分100分10人19人19人70分92人參加考試（正常87，重修5）5人缺考18人9人正格率82.75%重修20111-及格率60%2014-2015學(xué)年春材料力學(xué)Ⅲ期末考試情況第一章緒論ChapterOneIntroduction材料力學(xué)—–你身邊的科學(xué)材料力學(xué)—–你身邊的科學(xué)材料力學(xué)—–你身邊的科學(xué)材料力學(xué)—–你身邊的科學(xué)材料力學(xué)—–你身邊的科學(xué)機(jī)械、結(jié)構(gòu)等受力如何？如何運(yùn)動(dòng)？如何變形？破壞？如何控制設(shè)計(jì)？其目的是：

了解工程系統(tǒng)的性態(tài)并為其設(shè)計(jì)提供合理的規(guī)則。工程力學(xué)（或者應(yīng)用力學(xué)）是:

將力學(xué)原理應(yīng)用實(shí)際工程系統(tǒng)的科學(xué)。性態(tài)規(guī)則回顧力學(xué)是工程科學(xué)的基礎(chǔ)受力如何？如何運(yùn)動(dòng)？理論力學(xué)、振動(dòng)理論等，研究對(duì)象為剛體；基本方程是平衡方程、運(yùn)動(dòng)方程等。如何變形？破壞？材料力學(xué)、彈性力學(xué)、塑性力學(xué)等，研究對(duì)象為變形體；基本方程是平衡方程、物理方程、幾何方程等。本構(gòu)方程強(qiáng)度設(shè)計(jì)的一般方法：平衡方程變形幾何條件應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系內(nèi)力應(yīng)力強(qiáng)度條件滿意？強(qiáng)度計(jì)算材料試驗(yàn)極限應(yīng)力選取安全系數(shù)許用應(yīng)力控制設(shè)計(jì)：強(qiáng)度是最主要的控制指標(biāo)。研究對(duì)象是無缺陷變形體，研究目的是保證在最大載荷下有足夠的強(qiáng)度。NO修改設(shè)計(jì)結(jié)束YES初步設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)目標(biāo)結(jié)構(gòu)/構(gòu)件強(qiáng)度的控制參量是應(yīng)力。工作應(yīng)力：

構(gòu)件在可能受到的最大工作載荷作用下的應(yīng)力。

(由力學(xué)分析計(jì)算得到)極限應(yīng)力：

ys、

b

材料可以承受的強(qiáng)度指標(biāo)。延性材料：

ys；脆性材料：

b

(通過材料力學(xué)性能的實(shí)驗(yàn)得到)強(qiáng)度判據(jù)：(作用抗力)

結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的工作應(yīng)力

材料的極限應(yīng)力

ys延性材料

b

脆性材料舉例Patran,LS-Dyna,Ansys，Abaqus工程構(gòu)件在外載荷作用下的變形模擬LS_DANA_simulationLS_DANA_simulationLY_DANASimulationABAQUS_simulationABAQUS_simulationABAQUS_simulation高級(jí)材料試驗(yàn)及系統(tǒng)(MTS)高級(jí)材料試驗(yàn)及系統(tǒng)(MTS)

拉伸實(shí)驗(yàn)\疲勞試驗(yàn)\斷裂力學(xué)實(shí)驗(yàn)

以桿件為主要對(duì)象，建立工程構(gòu)件力學(xué)分析的主要概念和方法。培養(yǎng)工程結(jié)構(gòu)定量分析的邏輯思維能力，培養(yǎng)工程意識(shí)。

強(qiáng)度(strength)

剛度(stiffness)

穩(wěn)定性(stability)構(gòu)件抵抗破壞的能力構(gòu)件抵抗變形的能力構(gòu)件保持原有平衡形態(tài)的能力1.工程構(gòu)件的力學(xué)分析2.固體力學(xué)的基礎(chǔ)性概念§1-1材料力學(xué)的任務(wù)與研究對(duì)象工程構(gòu)件的基本類型桿(bar)體(body)板(plate)殼(shell)怎樣研究這些工程構(gòu)件???YZabrX---軸向/縱向/法向(l)橫向面內(nèi)a~b<<l赤道地軸南極北極認(rèn)識(shí)地球地心北極星90o低緯度中緯度中緯度高緯度高緯度0o0o30o30o30o30o60o60o60o60o90o高中低緯度的劃分北極圈66.5o南極圈66.5o南回歸線23.5o北回歸線23.5oSNWE15o15o60o45o30o30o45o60o0o本初子午線東西半球的劃分界限：20°W、160°E組成的經(jīng)線圈。180°經(jīng)線國(guó)際上以經(jīng)度180度子午線為基礎(chǔ)，繞過島嶼和海峽，定為“國(guó)際日期變更線”，簡(jiǎn)稱“日界線”。1.關(guān)于材料性質(zhì)的假定低碳鋼細(xì)觀結(jié)構(gòu)球墨鑄鐵細(xì)觀結(jié)構(gòu)高碳鋼細(xì)觀結(jié)構(gòu)§1-2變形固體及其基本假設(shè)§1-2變形固體及其基本假設(shè)1.關(guān)于材料性質(zhì)的假定10–8m考察的尺度量級(jí)：10–6m考察的尺度量級(jí)：10–4m考察的尺度量級(jí)：10–2m考察的尺度量級(jí)：

連續(xù)性

(continuity)

均質(zhì)性

(uniformity)

各向同性

(isotropy)§1-2變形固體及其基本假設(shè)1.關(guān)于材料性質(zhì)的假定

微觀或細(xì)觀層次上的隨機(jī)性構(gòu)成了宏觀層次上的各向同性。

微觀或細(xì)觀層次上的規(guī)律性構(gòu)成了宏觀層次上的各向異性。2.關(guān)于變形的假定小變形）

二階微量可以忽略

可以在未變形的構(gòu)形中進(jìn)行計(jì)算hbLhbLvmaxvmax<h

§1-3桿件變形的基本形式一.桿件：一個(gè)方向的尺寸遠(yuǎn)大于其它兩個(gè)方向尺寸的構(gòu)件縱向（長(zhǎng)的一個(gè)方向）橫向（短的兩個(gè)方向）橫截面：垂直于長(zhǎng)度方向的截面軸線：所有橫截面形心的連線，橫截面和軸線垂直固定端(fixedend)桿件的支承(support)形式移動(dòng)鉸(movablepin)固定鉸(fixedpin)桿(bar)軸(shaft)梁(beam)

柱(column)桿件的不同用途和形式懸臂梁(cantilever)簡(jiǎn)支梁(simplebeam)扭轉(zhuǎn)(torsion)剪切(shearing)彎曲(bending)定位非常重要!拉壓(tension&compression)二.桿件的基本變形(1)拉伸或壓縮（拉桿、柱）受力：桿受一對(duì)大小相等，方向相反的縱向力，力的作用線與桿軸線重合；變形：桿件伸長(zhǎng)或縮短。(2)剪切受力：受垂直于軸線的橫向力作用；變形：相鄰截面友相對(duì)錯(cuò)動(dòng)的趨勢(shì)。FFPP(3)扭轉(zhuǎn)