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材料力学第一章课件

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材料力学第一章课件

材料力学第一章课件

六个内力分量可以用 六个平衡方程来求得
§1-5应力的概念
THE CONCEPT OF STRESS
内力是由外力引起的，外力越大内力越 大，当内力达到一定值时构件就要破坏
应力的概念
•对于不同尺寸的构件，内力的大小还不 能确切地反映一个构件所处的危险程度。
•研究构件的强度仅仅知道截面上的内力 是不够的，必须进一步研究内力在截面 上各点处的分布情况。
第一章 杆件的內力
1 2 3 4 5 截面法求杆件的內力； 计算杆件內力的直接法； 內力方程，內力图； 內力与载荷集度间的关係； 內力图的快速画法。
结论与讨论
请判断下列 简化在什么情形 下是正确的，什 么情形下是不正 确的：
结论与讨论
请判断下列 简化在什么情形 下是正确的，什 么情形下是不正 确的：
§1-7 杆件变形的基本形式
FUNDAMENTAL TYPES OF DEFORMATIONS OF BARS
构件变形的基本形式
构件的类型：杆、板、壳、块。
材料力学主要研究等截面直杆 材料力学主要研究杆件。杆件又分直杆、 曲杆、等截面杆和变截面杆。
•1、轴向拉伸或压缩
•2、剪切
扭转 压缩 剪切 弯曲 拉伸
§1-6 位移和应变的概念
THE CONCEPT OF DISPLACEMENT AND STRAIN
P k A k
构件是变形体,当构件受 力后整个构件及其各处的 局部一般都要发生形状与 尺寸的改变,即产生了变 形。变形的大小用位移和 应变这两个量来度量。 位移是指位置的改变，包 括质点和截面在空间位置 上的的改变。位移分为线 位移和角位移。

A AA´—A点的线位移 转角—右端面的角 位移 位移--是点、截面 位置的函数。

材料力学-1绪论PPT课件

材料力学-1绪论PPT课件

换算关系： 1kg/c2m 01.MPa
2021
37
§1. 5 变形与应变
1. 位移 MM'
M'
刚性位移；变形位移。
M
2. 变形
物体内任意两点的相对位置发生变化。
取一微正六面体， y
g
单元体。
L'
两种基本变形：
L
线段长度的变化,
x+s
线变形。 o M
x
M' N
N'
x
线段间夹角的变化，2021 角变形。
横截面的大小形状 不变的杆：等截面杆； 否则: 变截面杆。
等截面直杆 等直杆。
2021
43
在工程结构中，杆件的基本变形有四种形式。 1. 拉伸或压缩
2. 剪切 P P
2021
44
3. 扭转
4. 弯曲
若同时发生几种基本变形，则称为组合变形。
2021
45
谢谢大家!
2021
46
计算机方法 用计算机和现代计算技术研究材料力学问题。
2021
17
5 材料力学与理论力学等课程的关系 与理论力学的关系
理论力学是材料力学的基础。 理论力学的研究模型是刚体； 材料力学的研究模型是变形体。
理论力学中对刚体模型得到的原理和方法， 对材料力学中的变形体是否可用？ 例如：平衡原理与平衡方法；
38
两种基本变形：
y
g
线段长度的变化;
L'
线变形。 L 线段间夹角的变化，
角变形。 o M x 3. 应变
x+s
M'
N'
N
x
为了度量变形的程度，引入应变的概念。

材料力学课件PPT

材料力学课件PPT

力学性质：在外力作用下材料在变形和破坏方面所 表现出的力学性能
一
试
件
和
实
常
验
温
条
、
件
静
载
材料拉伸时的力学性质
材料拉伸时的力学性质
二 低 碳 钢 的 拉 伸
材料拉伸时的力学性质
二 低碳钢的拉伸（含碳量0.3%以下）
e
b
f 2、屈服阶段bc（失去抵抗变 形的能力）
b
e P
a c s
s — 屈服极限
（二）关于塑性流动的强度理论
1．第三强度理论（最大剪应力理论） 这一理论认为最大剪应力是引起材料塑性流动破坏的主要
因素，即不论材料处于简单还是复杂应力状态，只要构件危险 点处的最大剪应力达到材料在单向拉伸屈服时的极限剪应力就 会发生塑性流动破坏。
这一理论能较好的解释塑性材料出现的塑性流动现象。 在工程中被广泛使用。但此理论忽略了中间生应力 2的影响， 且对三向均匀受拉时，塑性材料也会发生脆性断裂破坏的事 实无法解释。
许吊起的最大荷载P。
CL2TU8
解： N AB
A [ ]
0.0242 4
40 106
18.086 103 N 18.086 kN
P = 30.024 kN
6.5圆轴扭转时的强度计算
圆轴扭转时的强度计算
▪ 最大剪应力：圆截面边缘各点处
max
Tr
Ip
max
Wp T
Wp
Ip r
—
抗扭截面模量
3、强化阶段ce（恢复抵抗变形
的能力）
o
b — 强度极限
4、局部径缩阶段ef
明显的四个阶段
1、弹性阶段ob

材料力学全套ppt课件

材料力学全套ppt课件

___ 不满足上述要求,
不能保证安全工作.
若：不恰当地加大横截面尺寸或
选用优质材料
___ 增加成本,造成浪费
}均 不 可 取
研究构件的强度、刚度和稳定性,还需要了解材料的力学性能。因此在 进行理论分析的基础上，实验研究是完成材料力学的任务所必需的途径和 手段。
目录
10
§1.1 材料力学的任务
四、材料力学的研究对象
m F4

m
F3
F4

F3
目录
17
§1.4 内力、截面法和应力的概念 例如
F
a
a
F
M FS
FS＝F M Fa
目录
18
§1.4 内力、截面法和应力的概念
例 1.1 钻床 求：截面m-m上的内力。
解： 用截面m-m将钻床截为两部分，取上半 部分为研究对象，
受力如图：
列平衡方程:
M
Y 0 FN P
灰口铸铁的显微组织 球墨铸铁的显微组织
目录
12
§1.2 变形固体的基本假设
2、均匀性假设： 认为物体内的任何部分，其力学性能相同 普通钢材的显微组织 优质钢材的显微组织
目录
13
§1.2 变形固体的基本假设
3、各向同性假设： 认为在物体内各个不同方向的力学性能相同
（沿不同方向力学性能不同的材料称为各向异性 材料。如木材、胶合板、纤维增强材料等）
材料力学
目录
1
第一章 绪论
§1.1 材料力学的任务 §1.2 变形固体的基本假设 §1.3 外力及其分类 §1.4 内力、截面法及应力的概念 §1.5 变形与应变 §1.6 杆件变形的基本形式
目录

《材料力学绪论》PPT课件

《材料力学绪论》PPT课件

台
在
刚
工 作
度
中
问 题
摇 摆 幅
度
过
大
h
5
h
h
§1.3 外力及其分类
基本概念: 当取某一构件研究时, 重力及周围的物体或约束对它的力便是外 力, ( 如果为运动的构件, 其上的惯性力也是外力)
根据不同的研究视角, 外力可作如下的分类:
面力
分布力( 风压力, 分布载荷等.) 集中力( 约束反力, 集中载荷等.)
h
Me
17
作业: 1.4 , 1.5 , 1.6 .
h
18
h
1
第一章 绪论
§ 1.1 材料力学的任务
为保证工程结构或机械的正常工作, 构件应有足够的能力担负起应当承受的载
荷. 为此, 受力的构件应满足: 强度 , 刚度 , 稳定性 .
强 度 问 题
篮球框折断
h
2
强度问题
容器的破裂问题
h
3
刚度问题
钻床在工作中立柱弯曲 变形, 影响钻孔的精度
h
4
活
动
平
dy
M N0 2
M L0
h
小的.
14
例1. 两边固定的薄板, 变形后ab, ad 保持为直线, a点沿垂直向下移动了0.025mm. 求: ab边的平均应变, ab, ad 两边的夹角的变化.
250
200
d
解:ab边的平均应变为
b
ma aab 02 .0020 1 5.2 510 4
ab, ad两边的交角变化为
L
L
v
y N
M x N M
u
此介质区域内的平均应变:

材料力学课件之绪论

材料力学课件之绪论

2.注意理论联系实际
一些理论都是经过简化建立起来的，通常需要由试验来验 证；而在这些理论中所需要的材料的力学性能，要由试验来测 定；尚无理论结果的问题往往又需要用试验的方法来解决，所 以试验分析和理论研究同是材料力学解决问题的方法。 3.注意分析方法和计算能力的培养
理解概念，记住结论，掌握方法，灵活应用
1. 连续性假设（continuity assumption）
认为构件（物体）的体积完全由材料毫无空隙地 充满，结构是密实的。
2. 均匀性假设（assumption of homogeneity） with isotropy）
组成物体的材料沿各方向的力学性质完全相同。
五、材料力学的任务
在满足强度、刚度、稳定性的要求下，以最经济的 代价，为构件确定合理的形状和尺寸，选择适宜的材料， 而提供必要的理论基础和计算方法。
六、材料力学的学习和研究方法
1.与理论力学的联系
效应 理论力学 外效应
研究对象 刚体
研究内容 刚体的机械运动
材料力学 内效应 杆件（可变形体） 杆件的强度、刚度和稳定性
各向异性体（body with anisotropy） 组成物体的材料沿沿各方向的力学性质不尽相同。
4.小变形假设： 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。
5.线弹性假设：
1-3 杆件变形的基本形式
1.拉伸和压缩： 变形形式是由大小相等、方向相反、作用线与杆件轴
线重合的一对力引起的，表现为杆件长度的伸长或缩短。
2.剪切： 变形形式是由大小相等、方向相反、相互平行的一对力引起
的，表现为受剪杆件的两部分沿外力作用方向发生相对错动。

材料力学课件第1章绪论


§1-2 变形固体的性质及其基本假设
1、连续性假设：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）
2、均匀性假设：物体内，各处的力学性质完全相同。
3、各向同性假设：组成物体的材料沿各方向的力学性质 完全相同。（这样的材料称为各向同性材料；沿各方 向的力学性质不同的材料称为各向异性材料。
（1）强度：构件的抗破坏能力。
机械加工用的钻床的
立柱，如果强度不够，就 会折断(断裂)或折弯(塑性 变形)；如果刚度不够， 钻床立柱即使不发生断裂 或者折弯，也会产生过大 弹性变形（图中虚线所示 为夸大的弹性变形），从 而影响钻孔的精度，甚至 产生振动，影响钻床的在 役寿命。
（2）刚度：构件的抗变形能力。
4、小变形假设：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。
§1-3 外力及其分类
表面力 体积力
分布力 集中力
静载荷 动载荷
交变载荷 冲击载荷 ……
§1-4 内力、截面法和应力
F1
F3
F2
Fn
假想截面
内力与外力平衡； 内力与内力平衡。
作用在弹性体上 的外力相互平衡
金茂大厦
上海标志性建筑 楼高：420.5m （世界第三，中国第一） 共 88 层 中国传统建筑风格与世界高新 技术的完美结合
金茂大厦 美国建筑师学会室内建筑奖（2019）
空间站和航天器
兵 器 工 业 飞 机 与 导 弹
疲劳引起的破坏
材料力学的任务
在满足强度、刚度、稳定性的要 求下，以最经济的代价，为构件 确定合理的形状和尺寸，选择适 宜的材料，而提供必要的理论基 础和计算方法。
第一章 绪 论

材料力学 第1章课件

目录
§1.2
变形固体的基本假设
在外力作用下，一切固体都将发生变形，故称为变
形固体，而构件一般均由固体材料制成，故构件一般 都是变形固体。
1.连续性假设：认为整个物体体积内毫无空隙地充满物质。 2.均匀性假设：认为物体内的任何部分，其力学性能相同。
3.各向同性假设：认为在物体内各个不同方向的力学性能相同。
第一章
§1.1
§1.2 §1.3 §1.4 §1.5 §1.6
目录
绪论
材料力学的任务
变形固体的基本假设 外力及其分类 内力、截面法和应力的概念 变形与应变 杆件变形的基本形式
目录
§1.1
材料力学的任务
一、工程结构实例 桥梁
二
目录
航空航天
目录
比 萨 斜 塔
目录
四川彩虹桥坍塌
目录
起重行车
目录
楼房建筑
三
目录
小变形与线弹性假设
A δ1 B C F
δ2
δ远小于构件的最小 尺寸，所以通过节点平 衡求各杆内力时，把支 架的变形略去不计。计 算得到很大的简化。
目录
§1.3
外力
按 外 力 作 用 的 方 式 按 时 间
四
外力及其分类
体积力:是连续分布于物体内部各点的力。
如物体的自重和惯性力。 如油缸内壁的压力，水坝受到的水 分布力： 压力等均为分布力。
杆件的基本变形
构件的分类： 杆件、板壳*、块体*
直杆：等截面直杆、变截面直杆
杆件： 折杆：等截面折杆、变截面折杆*
曲杆： 等截面曲杆、变截面曲杆*
六
目录
板 壳
杆 件
19
杆件的基本变形： 拉（压）、剪切、扭转、弯曲
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受力如图：
M FN
38
列平衡方程:
Y 0 FN P Mo(F) 0
Pa M 0 M Pa
材料力学
第一章 绪论
➢ 内力的分类：
轴力：FN 剪力：FS ; 扭矩：T弯矩：My， Mz
剪力 FQz
剪力
FQy
y
z
FN x
FR 轴力
弯矩 Mz
弯矩 My
y
z 扭矩
T
x MO
39
材料力学
30
材料力学
第一章 绪论
§ 1.2 材料力学的基本假设
材料力学研究材料的宏观力学行为 材料力学主要研究钢材等金属材料
关于材料的基本假设：
连续性假设：认为材料无空隙地充满于整个构件。 ——力学量可以用坐标的连续函数表示。
均匀性假设：构件内每一处的力学性能相同。 ——通过试样得到的材料性能可用于构件的任何部位。 各向同性假设：构件某一处材料沿各个方向的力
26
材料力学
第一章 绪论
§1.1 材料力学的任务
1.1.1 研究对象和研究内容： 1) 强度 抵抗破坏的能力。
破坏 断裂 明显的塑性变形
27
材料力学
2) 刚度 抵抗变形的能力。
第一章 绪论
3) 稳定性 保持稳定的平衡状态的能力。
P
不
细
铅
倒
长
笔
翁
杆
28
材料力学
第一章 绪论
材料力学的任务：在满足上述强度、刚度和稳定性要求
2. 自行车负重爬坡出现“链条脱落”现象，并且无法安 装和继续前行，从力学的角度分析，此现象表明链条的
[A] 强度不足 [B] 刚度不足 [C] 稳定性不足
正确答案为[A]。负重爬坡时，链条脱落切无法安装，说明链条已产生很大的 永久变形（甚至被拉断），故说明链条在此负重爬坡的工作过程中强度不足。
当然影响链条“打滑”或“脱落”的因素可能很多，但从力学角度分析，主要 可52 以从强度和刚度方面找原因。
某一截面上切向分 布内力在某一点处 的集度
应力单位：Pa(1 Pa = 1 N/m2，1 MPa = 106 Pa)。
注意事项
1.讲应力应注意讲是哪一点的应力； 2.讲一点应力，应讲是哪一个截面上 哪一点的应力; 3.讲一点应力，通常应同时考虑正应
力 σ 和切应力 τ .
45
材料力学
第一章 绪论
2
材料力学
第一章 绪论
课程学习要求及建议
1．不要旷课、迟到、早退；
2．独立完成课后作业，按时提交课程作业； 作业要求：字母、公式规范，尺规绘图
3．欢迎大家对本课程教学提出意见、看法及 建议，以便今后改进。
3
材料力学
绪论
第一章 绪论
A4复印纸在自重作用 下产生明显变形
4
折叠后变形明显减小
材料力学
材料力学
第一章 绪论
(英国)托马斯.杨像
定义“弹性模量”
(法国)纳维像
研究了扭转问题、梁的弯曲问题、提 出了解超静定问题的位移法
1826年，第一本《材料力学》
23
材料力学
第一章 绪论
(法国)泊松像
定义“泊松比”
24
(法国)圣维南像
研究了扭转和弯曲问题， 提出了“圣维南原理”
材料力学
(乌克兰)铁摩辛柯像
m A
向和大小一般而言，随所取ΔA的大小而不同。
材料力学
第一章 绪论
➢ 正应力与切应力(normal stress, shearing stress)
K F
A
切应力

p
K
正应力
p F A
A内的平均应力
42
p lim F A0 A
应力的单位：Pa,常K用处M的p应a 力
7ห้องสมุดไป่ตู้
材料力学
工程实例
第一章 绪论
铸铁扭转破坏
低碳钢的扭转破坏
为什么铸铁扭转破坏时，断口沿着与轴线约呈45~50 度的斜面，而低碳钢的扭转断口基本平齐？
8
材料力学
第一章 绪论
赵州桥（公元600年前后）
9
应县木塔(1056 年)
材料力学
第一章 绪论
Tacoma 海峡大桥1940年破 坏
10
Tacoma 海峡新 桥
第二章 轴向载荷作用下杆件的材料力学问题
该截面上M点处分布内力的集度
为
lim F dF
p

A0 A dA
，其方向一般既不与截面垂直，
也不与截面相切，称为总应力。
第二章 轴向载荷作用下杆件的材料力学问题
总应力 p
法向分量 正应力 切向分量 切应力
某一截面上法向分 布内力在某一点处 的集度
主要研究梁的变形：
《曲线的变分法》，推导 出受横向力的悬臂杆的挠度 表达式
《关于柱的承载力》，讨 论了压杆稳定问题，引入了 临界载荷的概念。
还研究了大变形问题、变 截面梁的问题、具有初始曲 率杆的问题。
材料力学
第一章 绪论
(瑞士)约翰.伯努利像
提出“虚位移原理”
22
(意大利)拉格朗日像
阐述了“虚功原理”
材料力学
重庆綦江彩虹桥 （使用不到4年）
11
第一章 绪论
新建的重庆綦江彩虹桥
材料力学
第一章 绪论
钻床
12
材料力学
台南高屏大桥断裂
第一章 绪论
2000年8月27日下午3时20分，台湾南部高屏大桥断裂 ，大桥中间下陷部分长达100米。17辆车坠河，22人 受伤。 采沙过度，河面沉降10余米，桥墩先断裂。
材料力学
胡克的弹性实验装置
20
第一章 绪论
1678年： 发现“胡克定律”
雅各布.伯努利，马略特： 得出了有关梁、柱性能的
基础知识，并研究了材料的 强度性能与其它力学性能。
库伦： 修正了伽利略、马略特关
于梁理论中的错误，得到了 梁的弯曲正应力和圆杆扭转 切应力的正确结果
材料力学
(瑞士)欧拉像
21
第一章 绪论
§1-5 杆件变形的基本形式
杆、板和壳
三维尺寸都比较接近的物体，称为块件 轴、柱、梁等一类构件，其长度远大于横向尺寸，称为杆件 构件的厚度远小于其他两个方向的尺寸，称为板或壳
块体
46
材料力学
四种基本变形 Ⅰ. 轴向拉伸或轴向压缩
第一章 绪论
47
材料力学
Ⅱ. 剪切
第一章 绪论
48
材料力学
Ⅲ. 扭转
学性能均相同
31
材料力学
第一章 绪论
金属材料的微观结构
32
材§料力1.学3 外力及其分类
第一章 绪论
外力：来自构件外部的力（载荷、约束反力）
按外力作用的方式分类
体积力：连续分布于物体内部各点 的力。如重力和惯性力
表面力： 分布力：
连续分布于物体表面上的力。如油缸内壁 的压力，水坝受到的水压力等均为分布力
第一章 绪论
截面法求解内力的步骤为：
求 约 束 反
截 受力 取 图， 研 内力 究 按正
列平 衡方 程
求内 力，
内力
力 对 向假
方程
象 设。
内力图：
FN、FQ、M 图
40
第二章 轴向载荷作用下杆件的材料力学问题
§1-4 内力的集度- 应力 Ⅰ.应力的概念
受力杆件(物体)某一截面的M点附近微面积ΔA 上分布内力的平均集度即平均应力， p F ，其方
13
材料力学
第一章 绪论
2000年７月25日，法航协和式客机坠毁，113人死亡。
地面铁条使 轮胎爆裂， 碎片侵入发 动机。
14
材料力学
第一章 绪论
河南鞭炮车爆炸桥塌26死
15
材料力学
第一章 绪论
➢ 材料力学发展简史
中国古代有关材料力学的应用
试弓定力图—东汉
16
赵州桥—隋朝
材料力学
第一章 绪论
斗拱
17
材料力学
第一章 绪论
1103年，李诫在《营造法式•大木作制度》指出： “凡梁之大小，各随其广分为三份，以二份为厚”
18
材料力学
第一章 绪论
材料力学在近代的发展
1638年：材料力学的开端 《关于两种新科学的对话》
提出了梁强度的计算公式
开创了用系统科学实验与观 察的方法进行研究
伽利略像
19
武汉生物工程学院建筑系系 物理及基础力学教研室
1
材料力学
第一章 绪论
注意事项
一、答疑时间：除上课时间，随时来我办公室找我。
三、考试:平时30%（作业、出勤、实验），期末70%
四、参考书：
其它教材：《材料力学》(范钦珊，孙训方，刘鸿文等) 《材料力学重点难点及典型题精解》（西交大） 课外：《力学史》(武际可)，《材料力学史漫话》 (老亮)
第一章 绪论
49
材料力学
Ⅳ. 弯曲
50
第一章 绪论
F1=F2时(从而亦有FA=FB) 车轴的AB部分不受剪切—— 纯弯曲。
而车轴的外伸部分既受弯 又受剪——横力弯曲
材料力学
第一章 绪论
工程中常用构件在荷载作用下，大多为几种基本变形
形式的组合——组合变形。
烟囱
齿轮传动轴 厂房吊车立柱
(压缩+横力弯曲) (扭转+水平面内横 (压缩+纯弯曲) 力弯曲+竖直面内
集中力： 若外力作用面积远小于物体表面的尺寸，可 作为作用于一点的集中力。如火车轮对钢轨 的压力等
33