同濟(jì)材料力學(xué)課件顧志榮第一章緒論課件

材料力學(xué)講授:顧志榮插個(gè)小廣告~~~~~~更多同濟(jì)土木考研資料請(qǐng)聯(lián)系QQ：1715333961致謝詞

本材料力學(xué)多媒體課件在編輯過程中,參考并編用了范欽珊、王元?jiǎng)捉淌?上海交通大學(xué)材料力學(xué)教研室、西南交通大學(xué)配套孫訓(xùn)方教材、南京航空航天大學(xué)陶秋帆等老師的材料力學(xué)課件中的圖片、例題,在此首頁致詞表示由衷的謝意!

本課件的編輯由朱海陽同仁制作,在此一并致謝!材料力學(xué)第一章緒論同濟(jì)大學(xué)航空航天與力學(xué)學(xué)院

顧志榮一、材料力學(xué)的任務(wù)二、材料力學(xué)的研究?jī)?nèi)容三、材料力學(xué)的根本假設(shè)四、材料力學(xué)的研究對(duì)象及桿件變形的根本形式五、材料力學(xué)的課程性質(zhì)與特點(diǎn)六、如何學(xué)好材料力學(xué)第一章緒論研究構(gòu)件的承載能力，研究材料的力學(xué)性質(zhì)，在既平安又經(jīng)濟(jì)的條件下，為構(gòu)件選擇適宜的材料，確定合理的截面形狀和尺寸提供計(jì)算理論與方法。一材料力學(xué)的任務(wù)第一章緒論房屋梁柱斷裂引起倒塌

1993年8月13日上午10點(diǎn)左右，泰國皇家大飯店倒塌，原房屋設(shè)計(jì)為三層62套房間，后來又在上面加蓋了三層８1套房間，為防斷水，在房頂又加了四個(gè)大水箱，下部三層結(jié)構(gòu)承受不了上部的加層及水箱重量，梁柱斷裂引起整幢大飯店倒塌。一材料力學(xué)的任務(wù)/1研究構(gòu)件的承載能力

橋梁斷塌

1994年10月21日早晨7時(shí)45分，韓國漢城圣水大橋中段50米的橋梁斷塌，造成48人死亡，20多人受傷．漢城市市長(zhǎng)辭職，總理辭職被挽留．

一材料力學(xué)的任務(wù)/1研究構(gòu)件的承載能力一材料力學(xué)的任務(wù)/1研究構(gòu)件的承載能力

當(dāng)?shù)貢r(shí)間2007年8月1日19時(shí)5分左右,在美國中西部城市明尼阿波利斯，一座40年歷史的雙向8車道州際大橋突然斷裂成幾大段，墜入18米之下的密西西比河。當(dāng)?shù)卣汛_認(rèn)這次事故造成至少4人死亡，數(shù)十人受傷。初步調(diào)查顯示，這是一起橋梁結(jié)構(gòu)性垮塌事故，并非恐怖襲擊。

1998年9月10日19時(shí)38分，東方航空公司從上海飛往北京的MU586航班起飛，23時(shí)07分成功迫降上海機(jī)場(chǎng)．驚心動(dòng)魄3小時(shí)，就是因?yàn)轱w機(jī)前起落架的銷子斷裂導(dǎo)致起落架收放失效．一材料力學(xué)的任務(wù)/1研究構(gòu)件的承載能力破壞－斷裂或過量的塑性變形變形——構(gòu)件尺寸與形狀的變化。彈性變形——外力解除以后可消失的變形。塑性變形——外力解除以后不能消失的變形。一材料力學(xué)的任務(wù)/1研究構(gòu)件的承載能力１、研究構(gòu)件的承載能力衡量構(gòu)件承載能力的剛度要求：剛度：構(gòu)件抵抗彈性變形的能力。

不因發(fā)生過大的彈性變形而失效。緒論/一材料力學(xué)的任務(wù)一材料力學(xué)的任務(wù)/1研究構(gòu)件的承載能力剛度問題剛度問題一材料力學(xué)的任務(wù)/1研究構(gòu)件的承載能力強(qiáng)度剛度問題一材料力學(xué)的任務(wù)/1研究構(gòu)件的承載能力１、研究構(gòu)件的承載能力衡量構(gòu)件承載能力的穩(wěn)定要求：穩(wěn)定性：構(gòu)件保持原有平衡狀態(tài)的能力。

不因發(fā)生因平衡形式的突然轉(zhuǎn)彎而失效。緒論/一材料力學(xué)的任務(wù)一材料力學(xué)的任務(wù)/1研究構(gòu)件的承載能力穩(wěn)定問題一材料力學(xué)的任務(wù)/1研究構(gòu)件的承載能力細(xì)長(zhǎng)壓桿，當(dāng)壓力到達(dá)或超過一定限度時(shí)，桿件可能突然變彎而失去承載能力，這種現(xiàn)象稱為失穩(wěn)或屈曲。桿件的失穩(wěn)或屈曲往往產(chǎn)生很大的變形甚至導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)的破壞。一材料力學(xué)的任務(wù)/1研究構(gòu)件的承載能力

19世紀(jì)的最后25年,歐美發(fā)生過一系列鐵路和公路橋梁因壓桿失穩(wěn)而造成結(jié)構(gòu)破壞的事件。其中最有影響的兩例失穩(wěn)事故：美國阿什特比拉河上同名橋失穩(wěn)事故瑞士明漢斯太因村鐵路橋失穩(wěn)事故一材料力學(xué)的任務(wù)/1研究構(gòu)件的承載能力美國阿什特比拉河上同名橋失穩(wěn)事故

1876年12月29日晚8時(shí)許，一列由兩輛機(jī)車和11節(jié)車廂組成的快車，在美國橫跨阿什特比拉河的同名橋上通過。在離對(duì)岸不到15米時(shí)，司機(jī)回頭一看，后面的列車都?jí)嬋牒又校?58名乘客中有92人遇難。該橋結(jié)構(gòu)破壞的原因是因?yàn)檫@座金屬桁架式鐵路橋的受壓斜桿失穩(wěn)引起的。一材料力學(xué)的任務(wù)/1研究構(gòu)件的承載能力這座橋由法國著名設(shè)計(jì)師和建筑師埃菲爾〔A.-G.Eiffel)設(shè)計(jì)并建造。采用埃菲爾式桁架，其結(jié)構(gòu)的立面圖和平面圖如上圖所示。瑞士明漢斯太因村鐵路橋失穩(wěn)事故一材料力學(xué)的任務(wù)/1研究構(gòu)件的承載能力

1891年5月14日瑞士這座架設(shè)在萊茵河支流比爾斯河上的單軌鐵橋，因結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)缺乏全面的穩(wěn)定性分析而造成鐵橋墜毀，行駛其上的12節(jié)車廂中74人蒙難，200多人受傷。一材料力學(xué)的任務(wù)/1研究構(gòu)件的承載能力

1925年2月13日，修復(fù)后的莫濟(jì)里橋在試車時(shí)出現(xiàn)了問題。幸好桁架落在為試車準(zhǔn)備的臨時(shí)支座上，人們才可看到斜桿失穩(wěn)后的情景。左圖橋下側(cè)面觀察，右圖橋上看：長(zhǎng)15.372米的斜桿一根鼓出1.46米，另一根鼓出0.905米。一材料力學(xué)的任務(wù)/1研究構(gòu)件的承載能力

1875年俄國開伏達(dá)河上同名橋，在安裝完畢后，僅當(dāng)工作車通過時(shí),受壓上弦桿發(fā)生偏離桁架平面的屈曲而毀壞。一材料力學(xué)的任務(wù)/1研究構(gòu)件的承載能力

2000年10月25日上午10時(shí)許南京電視臺(tái)演播廳工程封頂，由于腳手架失穩(wěn)，模板倒塌，造成6人死亡，35人受傷，其中一名死者是南京電視臺(tái)的攝象記者。緒論/一材料力學(xué)的任務(wù)2、研究材料力學(xué)的力學(xué)性能不同材料制成的構(gòu)件,其承載能力不一樣。構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性與制作構(gòu)件的材料有關(guān)。材料力學(xué)還要通過試驗(yàn)來研究材料的力學(xué)性能,并在此根底上為構(gòu)件選擇適宜的材料。一材料力學(xué)的任務(wù)/2研究材料的力學(xué)性能為構(gòu)件選擇適宜的材料根據(jù)結(jié)構(gòu)的類型選材超高層建筑一材料力學(xué)的任務(wù)/2研究材料的力學(xué)性能為構(gòu)件選擇適宜的材料根據(jù)結(jié)構(gòu)的類型選材

高層小高層建筑

一材料力學(xué)的任務(wù)/2研究材料的力學(xué)性能為構(gòu)件選擇適宜的材料根據(jù)結(jié)構(gòu)的類型選材

多層小別墅建筑

一材料力學(xué)的任務(wù)/2研究材料的力學(xué)性能為構(gòu)件選擇適宜的材料根據(jù)受力性質(zhì)選材

一材料力學(xué)的任務(wù)/2研究材料的力學(xué)性能為構(gòu)件選擇適宜的材料根據(jù)受力性質(zhì)選材

一材料力學(xué)的任務(wù)/2研究材料的力學(xué)性能為構(gòu)件選擇適宜的材料根據(jù)受力性質(zhì)選材

南浦大橋楊浦大橋緒論/一材料力學(xué)的任務(wù)3合理解決平安與經(jīng)濟(jì)之間的矛盾

構(gòu)件設(shè)計(jì)平安經(jīng)濟(jì)滿足剛度強(qiáng)度穩(wěn)定性要求材料好些截面大些降低本錢、節(jié)約資金材料差些截面小些一材料力學(xué)的任務(wù)/3合理解決平安與經(jīng)濟(jì)矛盾平安經(jīng)濟(jì)矛盾力求合理解決選擇材料設(shè)計(jì)截面恰到好處第一章緒論1、根本理論局部研究物體在外力作用下的內(nèi)部力學(xué)響應(yīng),即構(gòu)件的內(nèi)力、應(yīng)力和變形分析,這些都是強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性分析的根底。二材料力學(xué)的研究?jī)?nèi)容緒論/二材料力學(xué)的研究?jī)?nèi)容2、實(shí)驗(yàn)局部實(shí)驗(yàn)是材料力學(xué)的重要組成局部,通過實(shí)驗(yàn)研究材料在外力作用下的力學(xué)性能和失效行為,確定材料抵抗破壞和變形的能力。同時(shí)實(shí)驗(yàn)也是驗(yàn)證理論和解決理論分析難于處理的問題的重要手段。緒論/二材料力學(xué)的研究?jī)?nèi)容3、應(yīng)用局部上述兩局部?jī)?nèi)容的結(jié)合,成為工程設(shè)計(jì)的重要組成局部,即根據(jù)平安與經(jīng)濟(jì)的控制條件(以后各章要介紹的強(qiáng)度條件、剛度條件和穩(wěn)定性條件)為構(gòu)件選擇適宜的材料,設(shè)計(jì)出合理的截面形狀和尺寸。二材料力學(xué)的研究?jī)?nèi)容/3應(yīng)用局部方案設(shè)計(jì)靜力設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)定型工程設(shè)計(jì)程序二材料力學(xué)的研究?jī)?nèi)容/3應(yīng)用局部靜力設(shè)計(jì)

受力分析

內(nèi)力分析應(yīng)力分析

失效分析穩(wěn)定設(shè)計(jì)剛度設(shè)計(jì)強(qiáng)度設(shè)計(jì)第一章緒論

1、兩種簡(jiǎn)化的力學(xué)模型

剛體

變形固體

F′FF′FF′FF′F三材料力學(xué)的根本假定(或稱簡(jiǎn)化模型)緒論/三材料力學(xué)的根本假設(shè)2、變形固體的三個(gè)物體假設(shè)(又稱材料性質(zhì)模型)

連續(xù)性假設(shè)均勻性假設(shè)各向同性假設(shè)

三材料力學(xué)的根本假設(shè)/2變形固體的物性假設(shè)(1)、連續(xù)性假設(shè)(不同的地方)

含義:認(rèn)為組成物體的物質(zhì)毫無空隙地充滿整個(gè)物體的幾何容積。

作用:可用連續(xù)函數(shù)來表示此物體的各力學(xué)量,如內(nèi)力、應(yīng)力、應(yīng)變和位移等變化。

實(shí)際情況:宏觀連續(xù),微觀不連續(xù)。三材料力學(xué)的根本假設(shè)/2變形固體的物性假設(shè)灰口鑄鐵顯微組織球墨鑄鐵顯微組織三材料力學(xué)的根本假設(shè)/2變形固體的物性假設(shè)普通鋼材顯微組織優(yōu)質(zhì)鋼材顯微組織還例如:砼—石子/黃沙/水泥—但仍有空隙存在。三材料力學(xué)的根本假設(shè)/2變形固體的物性假設(shè)(2)均勻性假設(shè)(不同的地方)含義:認(rèn)為物體內(nèi)任何局部的力學(xué)性質(zhì)相同、均勻分布。作用:可以從小到大(為研究一個(gè)整體，可取一小局部研究〕也可以從大到小〔大尺寸試件測(cè)試的力學(xué)性能可應(yīng)用到任何微小局部〕實(shí)際情況：宏觀均勻，微小不均勻。砼振搗密實(shí)度會(huì)存在差異三材料力學(xué)的根本假設(shè)/2變形固體的物性假設(shè)低碳鋼拉伸局部頸縮現(xiàn)象三材料力學(xué)的根本假設(shè)/2變形固體的物性假設(shè)(3)、各向同性假設(shè)〔同一點(diǎn)不同的方向〕含義：認(rèn)為物體在一點(diǎn)處各個(gè)方向具有相同的力學(xué)性能。作用：研究問題時(shí)不必考慮方向性，即材料力學(xué)性能與坐標(biāo)方向無關(guān)。例如：從鋼板中取試樣。實(shí)際情況：多數(shù)各向異性，少數(shù)各向同性。例如：木材順紋橫紋、竹子順紋橫紋、復(fù)合材料的經(jīng)向緯向存在很大差異。緒論/三材料力學(xué)的根本假定3、材料力學(xué)的研究范圍及前提條件在材料力學(xué)中，實(shí)際材料被看是連續(xù)、均勻、各向同性的變形固體，但只限于研究彈性范圍內(nèi)的小變形情況。三材料力學(xué)的根本假設(shè)/3材料力學(xué)的研究范圍及前提條件小變形：認(rèn)為物件在外力作用下所產(chǎn)生的變形極其微小，與物體原始尺寸比較要小得多〔也稱小變形假設(shè)〕。第一章緒論

1、按空間三個(gè)方向的幾何特征，變形固體大致可分為〔1〕塊體：空間三個(gè)方向具有相同量級(jí)的尺度?！?〕殼體：空間一個(gè)方向尺度遠(yuǎn)小于其它兩個(gè)方向的尺度，且至少有一個(gè)方向的曲率為零。〔3〕板：空間一個(gè)方向的尺度遠(yuǎn)小于其它兩個(gè)方向的尺度，且各處曲率均為零?！?〕桿:空間一個(gè)方向的尺度遠(yuǎn)大于其它兩個(gè)方向的尺度。四材料力學(xué)的研究對(duì)象及桿件變形的根本形式緒論/四材料力學(xué)的研究對(duì)象及桿件變形的根本形式2材料力學(xué)的研究對(duì)象：桿〔1〕直桿—軸線是直線〔2〕曲桿—軸線是曲線〔3〕等截面桿—截面相同〔4〕變截面桿—橫截面沿軸線變化緒論/四材料力學(xué)的研究對(duì)象及桿件變形的根本形式3、桿件變形的根本形式四材料力學(xué)的研究對(duì)象及桿件變形的根本形式/3桿件變形的根本形式拉伸四材料力學(xué)的研究對(duì)象及桿件變形的根本形式/3桿件變形的根本形式四材料力學(xué)的研究對(duì)象及桿件變形的根本形式/3桿件變形的根本形式壓縮四材料力學(xué)的研究對(duì)象及桿件變形的根本形式/3桿件變形的根本形式剪切四材料力學(xué)的研究對(duì)象及桿件變形的根本形式/3桿件變形的根本形式扭轉(zhuǎn)四材料力學(xué)的研究對(duì)象及桿件變形的根本形式/3桿件變形的根本形式彎曲四材料力學(xué)的研究對(duì)象及桿件變形的根本形式/3桿件變形的根本形式彎曲第一章緒論

1、課程性質(zhì)材料力學(xué)是固體力學(xué)的一個(gè)分支，是一門技術(shù)根底課。無論是土建、機(jī)械、航空航天等專業(yè)，它的理論、概念、方法對(duì)工程設(shè)計(jì)、科學(xué)研究和后續(xù)課程的學(xué)習(xí)是必不可少的。五材料力學(xué)的課程性質(zhì)與特點(diǎn)緒論/五材料力學(xué)的課程性質(zhì)與特點(diǎn)2課程特點(diǎn)(三強(qiáng)三多〕〔1〕內(nèi)容的系統(tǒng)性強(qiáng)〔2〕方法的科學(xué)性強(qiáng)〔3〕理論聯(lián)系實(shí)際的密切性強(qiáng)〔4〕概念多、公式多、數(shù)字計(jì)算多五材料力學(xué)的課程性質(zhì)與特點(diǎn)/2課程特點(diǎn)〔1〕內(nèi)容的系統(tǒng)性強(qiáng)〔一分析三計(jì)算兩先兩后〕主線：桿件的應(yīng)力分析〔應(yīng)力、變形及能量〕危險(xiǎn)段、面、點(diǎn)處的強(qiáng)度計(jì)算最大變形處的剛度計(jì)算一定受力情況下桿的穩(wěn)定計(jì)算先討論根本變形，后研究組合變形先討論靜力問題，后研究動(dòng)荷問題五材料力學(xué)的課程性質(zhì)與特點(diǎn)/2課程特點(diǎn)〔2〕方法的科學(xué)性強(qiáng)兩個(gè)前提：①桿件在各種力作用下必須平衡整體平衡、局部平衡、微元平衡作用在彈性體上的外力相互平衡內(nèi)力與外力平衡；內(nèi)力與內(nèi)力平衡。F1F3F2FnF1F2F3Fn分布內(nèi)力五材料力學(xué)的課程性質(zhì)與特點(diǎn)/2課程特點(diǎn)〔2〕方法的科學(xué)性強(qiáng)兩個(gè)