工程力學- 剛體靜力學專題

工程力學EngineeringMechanics

1知識要點回顧摩擦的定義、起因、分類滑動摩擦摩擦角和自鎖現(xiàn)象2分類、最大滑動摩擦力、摩擦系數(shù)考慮摩擦時的平衡問題全反力、摩擦角本質、平衡條件、自鎖條件345678910★平面靜定桁架的靜力分析■剛體靜力學專題11●桁架的基本假定◆1、所有桿件只在端部連接；◆2、所有連接處均為光滑鉸鏈；◆3、只在連接處加載；◆4、桿的重量忽略不計。簡化計算模型12●桁架基本分析方法◆以節(jié)點為研究對象；◆節(jié)點力的作用線已知，指向可以假定；◆不僅可以確定各桿的力，還可以確定連接件的受力。節(jié)點法13截面法◆用假想截面將桁架截開；◆將桁架中的所有桿件都視為變形體；◆考察局部桁架的平衡，直接求得桿件的內(nèi)力進而求得節(jié)點受力。14首先確定約束力1516第七章

緒論材料力學發(fā)展簡史ABriefHistoryofMechanicsofMaterials

伽里略（1564～1642）世界上第一本材料力學教本《兩種新的科學》首先提出了材料的力學性質和強度計算的方法。人們認為，材料力學作為一門學科，就從這里開始。

18幾乎比伽里略早一個世紀，文藝復興時期的意大利美術大師，力學家，工程師達·芬奇（1452～1519）就應用虛位移原理的概念研究過起重機具上的滑輪和杠桿系統(tǒng)，并做過鐵絲的拉伸實驗。圖1達·芬奇的滑輪和杠桿系統(tǒng)19

公元卅一年，即東漢建武七年杜詩創(chuàng)作了水排，趙州橋20“營造法式”撰寫于公元1103年，北宋崇武二年，是建筑學家李誡的名著21英國科學家虎克在1678年發(fā)表人們熟悉的虎克定律。胡克實驗用裝置17世紀后期到19世紀初2217世紀馬里沃特（Mariotte1620～1680）作了木材的拉伸實驗，并已開始研究梁的彎曲實驗。馬里沃特的實驗23法國的科學家泊松；法國的力學家圣維南；法國的力學家工程師納維埃等等對彎曲理論、扭轉理論、穩(wěn)定理論以及材料實驗作出卓越的貢獻，豐富、發(fā)展和完善了材料力學這門學科，他們對科學的獻身精神為后人所敬仰。瑞士的數(shù)學家、力學家歐拉，他的一生對數(shù)學、剛體力學以及材料力學中的彈性線、穩(wěn)定理論等都有重大貢獻，是18世紀著述最多的科學家。24泊松圣維南納維埃歐拉19世紀到20世紀以來，鐵路、橋梁的發(fā)展以及鋼鐵和其他新材料的出現(xiàn)，向力學工作者提出了更廣泛更深入的研究課題，使得力學的分工越來越細，出現(xiàn)了更多的以材料力學、結構力學、彈性力學和塑性力學為基礎的固體力學分支，例如計算力學，斷裂力學，疲勞，粘彈性力學，散體力學，復合材料力學，實驗固體力學等等。而這些學科的發(fā)展反過來促進了宇宙飛行，石油勘探，噴氣技術，大型水利工程等的一系列力學問題的解決。25固體力學分支圖《中華人民共和國國家標準：學科分類與代碼》26造就了一批知名的力學家：英國力學家瑞利；德國的工程師、教授莫爾；俄國的儒拉夫斯基；瑞士的物理學家里茲以及美籍俄羅斯力學家、教授鐵木生柯等等鐵木生柯的一生編著了《材料力學》、《結構力學》、《彈性穩(wěn)定理論》、《工程中的振動問題》和《材料力學發(fā)展史》等二十多種書籍，均可列為力學名著。

27鐵木生柯教授的專著28

還有對流體力學和塑性殼體理論作出重大貢獻的近代力學奠基人卡門；我國著名的科學家和力學家錢學森；偉大的地質學家、地質力學的開創(chuàng)者李四光等等。

著名的科學家錢學森偉大的地質學家李四光29

可以預言，在科學與技術飛速發(fā)展的今天，必定會在新的一代中涌現(xiàn)出更多的力學家，將21世紀的力學推向更高的水平。30第七章

緒論目錄31第七章緒論§7.1材料力學的任務§7.2變形固體的基本假設§7.3外力及其分類§7.4內(nèi)力、截面法及應力的概念§7.5變形與應變§7.6桿件變形的基本形式目錄32目的對學科有一個初步的概念上的了解懂得重要性，引起學習它的興趣

了解恰當?shù)膶W習方法

內(nèi)容材料力學的任務、作用和地位

基本假設

基本概念

變形的基本形式第七章緒論33材料力學與學科之聯(lián)系材料力學的由來——學科發(fā)展的必然性

從學科發(fā)展觀的角度，材料力學的出現(xiàn)，是力學學科的必然結果物理和理論力學：運動的一般規(guī)律（質點、剛體）質點：只有質量，沒有大小剛體：有質量，有大小，但沒有變形（相對位置不變）變形體力學

：變形體受力后的運動或變形規(guī)律變形體：有質量，有大小，有變形（相對位置變化）變形：物體內(nèi)部各質點之間的相對位置變化、尺寸和形狀的改變質點——剛體——變形體，人類的認識深化理論力學無能為力，材料力學當仁不讓34力學學科

(應力分析)材料學

(材料力學行為)研究對象：桿件研究對象：

力學性能和疲勞材料力學材料力學與學科之聯(lián)系35§7.1材料力學的任務古代建筑結構目錄建于明崇禎四年（1631年）的杭州拱宸橋橋長98米，高16米，橋面中段略窄為5.9米寬，而兩端橋堍處有12.2米寬。一、材料力學與工程應用36古代建筑結構位于錢塘江畔月輪山上，是北宋時吳越王為鎮(zhèn)錢塘潮而建現(xiàn)存六和塔，外觀八面十三層，內(nèi)分七級。高五十九點八九米。

目錄§7.1材料力學的任務37§7.1材料力學的任務38真正解決問題，還是材料力學形成以后達·芬奇(LeonardodaVinci,1452-1519)

伽利略(Galilei,1564-1642)開始著手解決構件的強度計算問題從那時起，材料力學在奠基長期的積累、發(fā)展，逐漸完善形成材料力學§7.1材料力學的任務39目錄§7.1材料力學的任務1、構件：工程結構或機械的每一組成部分。

理論力學—研究剛體，研究力與運動的關系。

材料力學—研究變形體，研究力與變形的關系。二、基本概念40目錄§7.1材料力學的任務二、基本概念2、變形：在外力作用下，固體內(nèi)各點相對位置的改變。(宏觀上看就是物體尺寸和形狀的改變）剛度：在載荷作用下，構件抵抗變形的能力。塑性變形(殘余變形)—

外力解除后不能消失

彈性變形—

隨外力解除而消失｛41剛度問題§7.1材料力學的任務42剛度問題§7.1材料力學的任務433、內(nèi)力：物體內(nèi)由于發(fā)生變形而產(chǎn)生的相互作用力。（內(nèi)力隨外力的增大而增大）強度：在載荷作用下，構件抵抗破壞的能力?！?.1材料力學的任務目錄二、基本概念44強度問題§7.1材料力學的任務45強度問題剛度問題§7.1材料力學的任務46強度問題剛度問題§7.1材料力學的任務47§7.1材料力學的任務4、穩(wěn)定性：在載荷作用下，構件保持原有平衡狀態(tài)的能力。目錄二、基本概念48穩(wěn)定性問題§7.1材料力學的任務49強度、剛度、穩(wěn)定性是衡量構件承載能力的三個方面，材料力學就是研究構件承載能力的一門科學。

§7.1材料力學的任務研究構件的強度、剛度和穩(wěn)定性,還需要了解材料的力學性能。因此在進行理論分析的基礎上，實驗研究是完成材料力學的任務所必需的途徑和手段。50目錄§7.1材料力學的任務材料力學的任務就是在滿足強度、剛度和穩(wěn)定性的要求下，為設計既經(jīng)濟又安全的構件，提供必要的理論基礎和計算方法。三、材料力學的任務構件橫截面尺寸不足或形狀不合理,或材料選用不當

不能保證安全工作.不恰當?shù)丶哟髾M截面尺寸或選用優(yōu)質材料

增加成本,造成浪費51在理論力學中主要研究物體平衡及運動問題的一般規(guī)律，物體的變形微小不計材料力學所研究的強度和剛度等問題，物體的變形是主要因素之一，所以絕對剛體這一概念已經(jīng)不再適用。

一般固體都具有抵抗外力作用的能力，外力去除后，能恢復其原有的形狀和尺寸，變形固體的這種性質稱為彈性。1.研究對象：變形固體2.變形：物體形狀和尺寸的改變。§7.1材料力學的任務四、材料力學的研究對象521、后續(xù)的力學（其它的變形體力學）學好材料力學對學習其他變形體力學的奠基作用結構