第一章+緒論.PPT.ppt

1、Mechanics of Materials,材料力學(xué),第一章 緒 論,Chapter1 Preface,劉鴻文 浙江大學(xué)教授。長期從事固體 力學(xué)教學(xué)工作。曾任教育部教材編審委員會委員，國家教委（教育部）工科力學(xué)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會主任委員兼材料力學(xué)課程教學(xué)指導(dǎo)組組長。 著作有：材料力學(xué)，高等材料力學(xué)，板殼理論，材料力學(xué)教程，材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)，簡明材料力學(xué)等。,材料力學(xué)第二版于1987年被評為全國高等學(xué)校優(yōu)秀教材獲國優(yōu)獎(jiǎng)。材料力學(xué)第三版于1997年獲國家級教學(xué)成果一等獎(jiǎng)，并獲國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。,20世紀(jì)以前,在力學(xué)知識的積累、應(yīng)用 和完善的基礎(chǔ)上，逐漸形成和發(fā)展起來的蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、鐵路、橋梁、艦

2、船、兵器等大型工業(yè)推動(dòng)了近代科學(xué)技術(shù)和社會的進(jìn)步。,引 言,十七世紀(jì)前后,十九世紀(jì)初,我國祖先的功績,高層建筑,高層建筑,高層建筑,海洋石油鉆井平臺,車輛與機(jī)械,20世紀(jì)中，一些高科技及其在各工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用與力學(xué)的指導(dǎo)密不可分.,道路與造橋,大型橋梁的強(qiáng)度 剛度 穩(wěn)定性問題,澳 門 橋,上海南浦大橋,我國著名橋梁,南京長江大橋,大型水利工程設(shè)施,大量中、外力學(xué)專家為力學(xué) 的發(fā)展作出了突出的貢獻(xiàn),這里 只簡單介紹部分力學(xué)專家.,達(dá)芬奇說： “力學(xué)是數(shù)學(xué)的樂園，因?yàn)槲覀冊谶@里獲得了數(shù)學(xué)的果實(shí)?！?達(dá)芬奇,伽利略,伽利略創(chuàng)建了材料力學(xué),第一章 緒 論 (Preface),1-1 材料力學(xué)的任務(wù)及研究

3、對象 (The tasks and research objects of mechanics of materials),1-2 變形固體的基本假設(shè)(The basic assumptions of deformable body ),1-3 力、應(yīng)力、應(yīng)變和位移的基本概念 ( Basic concepts of force、stress、 strain and displacement),1-4 桿件變形的基本形式 (The basic forms of deformation),1-1 材料力學(xué)的任務(wù)及研究對象 The tasks and research objects of mech

4、anics of materials,一、任務(wù) (task),材料力學(xué)是研究構(gòu)件承載能力的一門學(xué)科。,承載能力 (carrying capacity ),強(qiáng)度（strength),剛度（stiffness),穩(wěn)定性（stability),1、強(qiáng)度（strength),構(gòu)件抵抗破壞的能力,構(gòu)件保持原有平衡狀態(tài)的能力,3、穩(wěn)定性（stability),材料力學(xué)的任務(wù),在滿足強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性的要求下，以最經(jīng)濟(jì)的代價(jià)，為構(gòu)件確定合理的形狀和尺寸，選擇適宜的材料，而提供必要的理論基礎(chǔ)和計(jì)算方法。 Under the request that the strength, rigidity, stabil

5、ity are satisfied, offer the necessary theoretical foundation and calculation method for determining reasonable shapes and dimensions, choosing proper materials for the components at the most economic price.,二、研究對象(research objects),1、構(gòu)件(element),2、構(gòu)件的分類 (classification of elements),(bar),材料力學(xué)以“梁、桿”

6、為主要研究對象（the main research objective in mechanics of materials include axially-loaded bars, shafts, beams, and columns),工程中多為梁、桿結(jié)構(gòu),1-2 變形固體的基本假設(shè)(The basic assumptions of deformable body ),一、連續(xù)性假設(shè) (continuity assumption),物質(zhì)密實(shí)地充滿物體所在空間，毫無空隙。,二、均勻性假設(shè)（homogenization assumption),物體內(nèi)，各處的力學(xué)性質(zhì)完全相同。,三、各向同性假設(shè)（

7、isotropy assumption),組成物體的材料沿各方向的力學(xué)性質(zhì)完全相同。,四、小變形假設(shè)（neglecting deformation assumption),材料力學(xué)所研究的構(gòu)件在載荷作用下的變形與原始尺寸 相比甚小，故對構(gòu)件進(jìn)行受力分析時(shí)可忽略其變形。,一、外力（external force),1、按作用方式分,體積力 （body force),表面力 (surface force ),集中力(concentrated force),分布力(distributed force),2、按隨時(shí)間變化分,靜載荷（static load),動(dòng)載荷 (dynamic load),交變載荷

8、（alternate load),沖擊載荷（impact load),1-3 力、應(yīng)力、應(yīng)變和位移的基本概念 ( Basic concepts of force, stress, strain, and displacement),1、定義： 指由外力作用所引起的、物體內(nèi)相鄰部分之間相互作用力（附加內(nèi)力）。,二、內(nèi)力（internal force),2、 內(nèi)力的求法 截面法 (method of sections ),步驟 (procedures for analysis), 截開 在所求內(nèi)力的截面處， 假想地用截面將桿件 一分為二。,m,m,代替 任取一部分，其棄去部分對留下部分的作用，用作

9、用 在截面上相應(yīng)的內(nèi)力（力或力偶）代替。,平衡,對留下的部分建立平衡方程，根據(jù)其上的已知外力來計(jì)算桿在 截開面上的未知內(nèi)力（此時(shí)截開面上的內(nèi)力對所留部分而言是外力）。,m,m,三、應(yīng)力（stress),1、定義 (definition)：由外力引起的內(nèi)力的集度 （the intensity of internal force by external loads)。,2、 應(yīng)力的表示,平均應(yīng)力 (mean stress),全應(yīng)力（總應(yīng)力） (total stress),全應(yīng)力分解為,四 、變形和位移（deformation and displacement),1、變形（deformation）,

10、在外力作用下物體形狀和尺寸發(fā)生改變,2、位移（ displacement）,變形前后物體內(nèi)一點(diǎn)位置的變化,3、應(yīng)變 （strain),度量構(gòu)件一點(diǎn)處的變形程度,平均線應(yīng)變 （mean normal strain),緒 論,(preface),角應(yīng)變 （shearing strain),線應(yīng)變 (normal strain),緒 論,(preface),軸向拉伸 (axial tension ),(b) 軸向壓縮 (axial compression),1、軸向拉伸和壓縮(axial tension and compression),1-4 桿件變形的基本形式 (The basic forms of deformation),2、剪切(she