08-材料力学(Ⅰ).ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,材料力学（）,宁夏大学土木与水利工程学院,主讲：张学科 白俊英,1,第一章 绪 论,内容：,1,.,1,材料力学的任务,1,.,2,材料力学的研究对象,1.3,变形固体的基本假设,1.4,内力与应力,1.5,应变与虎克定律,1,.,6,杆件变形的基本形式,2,1-1,材料力学的任务,结构,：建筑物承受荷载而起骨架作用的部分称之为结构。,构件,：组成结构的单个组成部分或机械的零件，成为构件,保证结构或机械正常工作，要求：,1）在荷载作用下，构件应具有足够的,强度,；,2）在荷载作用下，构件应具有一定的,刚度,；,3）在荷载作用下，构件还应具有一定的,稳定性,。,3,1-1,材料力学的任务,强 度：构件抵抗破坏的能力。,刚 度：构件抵抗变形的能力。,稳定性：构件维持原有平衡形式的能力。,如：细长的受压杆件，在压力超过一定限度后，就有可能不再恢复到原有的平衡状态，可以看作构件在原有的平衡状态下丧失了稳定性-,失稳,。,4,材料力学的任务：,1）研究构件在荷载作用下的变形、受力和破坏规律，为合理设计构件提供有关强度、刚度和稳定性分析的基本理论和方法；,2）研究材料在荷载作用下的力学性能（即荷载作用下材料的变形、受力和破坏规律）。通过试验研究。,3）为构件选用合理的材料，设计科学、合理的形状和尺寸，使设计达到既经济又安全的要求。,5,1-2 材料力学的研究对象,1.材料力学的研究对象,板类,块体,杆件,材料力学的研究对象,-,杆件,6,1-2,材料力学的研究对象,2.杆件的几何特征,杆件,：纵向尺寸远大于横向尺寸的构件。,1）,横截面：,垂直于杆件长度方向的截面,2）,轴线,：,所有横截面形心的连线,横截面垂直于杆件的轴线,7,根据轴线和横截面的特征，杆件可分为：,直杆,：轴线为直线的杆件,曲杆,：轴线为曲线的杆件,等截面杆,：横截面的大小沿杆轴是相同的,变截面杆,：横截面的大小沿杆轴是变化的,1-2,材料力学的研究对象,3.杆件的分类,8,1.4,内力与应力,1.内力与截面法：,1）内力定义：,在外力作用下，构件内部各部分之间因相对位置改变而引起的附加的相互作用力,附加内力,。,特点：,连续分布于截面上各处；,随外力的变化而变化。,11,1.4,内力与应力,2)截面法,用假想用截面把构件分成两部分，以显示并确定内力的方法。,1.内力与截面法：,步骤：,截开,：,代替,：,平衡,：,在待求内力的截面处假想地将,构件截,分为两部分，取其中一,部分为研究对象,-,隔离体,用内力代替弃去部分对隔离体,的作用；通常为,分布内力系,对脱离体列出平衡方程。,12,1.4,内力与应力,F,N,轴力,F,S,y,F,S,z,剪力,M,x,扭矩,M,y、,M,z,弯矩,分布内力可以简化为主矢和主矩,用,F,R,和,M,表示。工程计算中有意义的是内力的主矢和主矩在确定坐标系上的分量,13,（,1,）,截开,:,（2）代替:,（,3,）平衡,:,(a),F,F,F,N,F,(b),m,m,x,F,N,F,m,m,(c),m,m,1.4 内力与应力,1.用截面法法求内力的过程中，在截面取分离体前，不可使用力的可移性原理。,2.用截面法法求内力的过程中，在截面取分离体前，不可使用力的等效。,注意：,14,1.4 内力与应力,应力的概念:,比较,a,、,b,图杆两杆,杆件截面上的分布内力的集度；,是反映一点处内力的强弱程度的基本量,F,N,F,N,两杆的材料、长度均相同。所受的内力相同，均为F,N,显然粗杆更为安全。,构杆的强度与内力在截面上的分布和在某点处的聚集程度有关。,2.应 力,15,1.4 内力与应力,M,点平均应力,总应力,(a),M,D,A,D,F,M,(b),p,16,1.4 内力与应力,总应力,p,法向分量,引起长度改变,正应力 :,切向分量，引起角度改变,切应力 :,M,(b),s,t,p,应力量纲,应力单位,(a),M,D,F,D,A,17,1.4 内力与应力,内力与应力间的关系,s,t,M,(b),p,(a),M,D,F,D,A,D,F,N,D,F,S,18,1.5 应变与虎克定律,1.正应变（线应变）,通常用正微六面体（下称微单元体）来代表构件上某“一点”。如图微单元体的棱边边长为,y,z,x,z,x,y,x,u,y,19,1.5 应变与虎克定律,1.正应变（线应变）,x,u,y,正应变特点：,1、,正应变是无量纲量,2、,过同一点不同方位的正应变,一般不同,2.切应变,微体相邻棱边所夹直角的改变量,，称为,切应变,切应变为无量纲量；切应变单位为 弧度（rad）,20,1.5 应变与虎克定律,钢的弹性模量：,3.虎克定律（应力应变之间的相互关系）,实验结果表明：在弹性范围内加载，正应力与,正应变存在线性关系：虎克定律,E,-,称为材料的弹性模量或杨氏模量,实验结果表明,：在弹性范围内加载，切应力,与切应变存在线性关系：,剪切虎克定律,G-,称为材料的切变模量,也称剪切弹性模量,钢的切变模量：,一点的应力与一点的应变之间存在对应的关系,21,1-6,杆件变形的基本形式,1.,轴向拉伸或压缩,F,F,F,F,在一对其作用线与直杆轴线重合的外力作用下，直杆的主要变形是沿轴线方向长度的改变。这种变形形式称为轴向拉伸或轴向压缩。,22,1-6 杆件变形的基本形式,2.,剪切,F,F,在一对相距很近的大小相同、方向相反的横向外力作用下，直杆的主要变形是横截面沿外力作用方向发生相对错动。这种变形形式称为剪切。,23,1-6 杆件变形的基本形式,3.扭转,M,e,M,e,在一对转向相反、作用面垂直于杆轴的外力偶作用下，直杆的相邻横截面将绕轴线发生相对转动，杆件表面的纵向线将成螺旋线，而杆轴仍维持直线。这种变形形式称为扭转,。,24,1-6 杆件变形的基本形式,4.弯曲,M,e,M,e,在一对转向相反、作用面在杆件的纵向平面内的外力偶作用下，直杆的相邻横截面将绕垂直于杆轴线的轴发生相对转动，变形后的杆轴线将变成曲线。这种变形形式称为弯曲。,25,