材料力学概述
§5-1材料力学的任务§5-2变形固体的基本假设§5-3内力、截面法和应力§5-4变形与应变§5-5构件分类及杆件变形的基本形式
列奥纳多·达·芬奇(1452-1519)意大利文艺复兴时期画家,科学家,人类智慧的象征.是意大利文艺复兴时期最负盛名的艺术大师。擅长画画,雕塑,建筑房屋,发明武器,设计过世界上第一个飞行机;他又是一个医学家、音乐家、戏剧家、数学家、科学家、力学家和工程师,而且在物理学、地理学和植物学等其它科学的研究上也很有成就。
§5-1材料力学的任务强度(STRENGTH):是指构件在外力作用下抵抗破坏的能力。刚度(RIGIDITY):是指构件在外力作用下抵抗变形的能力。稳定性(STABILITY):是指构件在外力作用下保持其原有平衡状态的能力。工程结构或机械正常工作应满足的要求:
材料力学的任务在满足强度、刚度、稳定性的要求下,为设计既经济又安全的构件,提供必要的理论基础和计算方法。材料力学的研究方法实验分析和理论研究
1、强度:构件在外力作用下抵抗破坏的能力。
2、刚度:构件的抗变形能力。
强度和刚度
强度、刚度问题
3、稳定性:构件保持原有平衡状态的能力
工程结构的强度、刚度和稳定问题
兵器工业
兵器工业
民用航空
空间站和航天器
车辆与道路
桥梁建筑
海洋石油钻井平台
§5-2变形固体的基本假设力对物体的作用效应运动效应(外效应)变形效应(内效应)
思考一下:静力学中的定理对于物体的适用性?(a)(b)请体会一下下图的区别!理论力学与生活经验是否相同?
变形固体:构件是由固体材料制成,固体在外力作用下要变形。刚体变形体物体模型原型如何来体现变形效应?
灰口铸铁的显微组织球墨铸铁的显微组织1、连续性假设(Continuity):物质密实地充满物体所在空间,毫无空隙。(可用微积分数学工具)
优质钢材的显微组织普通钢材的显微组织
均匀不均匀2、均匀性假设(Homogeneity):物体内各处的力学性质完全相同。
各向异性各向同性3、各向同性假设(Isotropy):组成物体的材料沿各方向的力学性质完全相同。(这样的材料称为各项同性材料;沿各方向的力学性质不同的材料称为各项异性材料。)
小变形大变形4、小变形假设(Smalldeformation):材料力学所研究的构件在载荷作用下的变形与原始尺寸相比甚小,故对构件进行受力分析时可忽略其变形。保证几何上的线性。
外力如何准确描述?外力表面力体积力(如惯性力、自重等)集中力(如点接触压力等)分布力(如水压力等)
载荷动载荷静载荷(如重力等)交变载荷(如齿轮啮合力等)冲击载荷(如突然刹车等)静载荷较简单,其理论和研究方法可作为解决动载荷问题的基础,故优先研究。
思考1:如果想更准确的模拟带孔隙的物体,或者不均匀的物体,应该从哪个角度入手?思考2:外力作用在物体上的变形如何来度量?
§5-3内力、截面法和应力一、内力指由外力作用所引起的、物体内相邻部分之间分布内力系的合成(附加内力)。内力与外力平衡内力与内力平衡
二、截面法内力的计算是分析构件强度、刚度、稳定性等问题的基础。求内力的一般方法是截面法。1.截面法的基本步骤:①截:在所求内力的截面处,假想地用截面将杆件一分为二。③代:在截开面上用相应的内力(力或力偶)代替弃去部分对留下部分的作用。(假设为正的内力)④平:对留下的部分建立平衡方程,根据其上的已知外力来计算杆在截开面上的未知内力(此时截开面上的内力对所留部分而言是外力)。②取:任取一部分为研究对象。
FNx=FFFFFFFFM=M0M0M0M0M0M0M0M0
截面法求内力举例:求杆AB段和BC段的内力2PN1N22PPABC2PPP1122
三、应力的概念1.定义:由外力引起的内力集度。表征分布内力系在截面某一点的强弱程度。?P?AM①平均应力:②全应力(总应力):2.应力的表示:单位为Pa或者MPa1MPa=106Pa
③全应力分解为:p?M?垂直于截面的应力称为“正应力”(NormalStress);位于截面内的应力称为“剪应力”(ShearingStress)。
§5-4变形与