材料力学绪论.ppt

第一章 材料力学绪论第一章 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第一章 材料力学绪论1.1 材料力学的任务一、材料力学力与其它课程的关系研究物体在载荷作用下的研究物体在载荷作用下的变形效应变形效应（内效应）（内效应）变形：载荷的作用下杆件形状、尺寸的变化二维、三维块体、板壳研究物体在外力作用下的运动效应（外效应）研究对象:刚体；外力分析、计算；物体运动规律研究理论力学:材料力学:弹性力学：第一章 材料力学绪论二、材料力学的任务 构件(零件):结构或机械的单个组成部分 结构正常工作:要求构件在外力作用下必须安全强度条件外力作用下不破坏刚度条件：外力作用下变形不超过一定范围稳定性条件：外力作用下保持其原有（直线）平衡形态-材料力学的主要内容第一章 材料力学绪论 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。材料力学任务：第一章 材料力学绪论1.2 变形固体的基本假设1.连续性假设认为组成固体的物质不留空隙地充满固体的体积（1）可将所有力学量表示成位置坐标的连续函数；（2）可进行坐标增量的无限小极限分析。变形固体：构件是由固体材料制成的，固体在外力作用下要变形，故称为变形固体第一章 材料力学绪论2.均匀性假设 认为在固体内到处都有相同的力学性质（1）可从固体中的任一部分取一微元体分析；（2）由实验室小试件测得的材料性质，推广至整个构件上。3.各向同性假设 认为沿任何方向固体的力学性质相同如：极大部分金属材料，都可视为各向同性材料。各向异性材料：木材、纤维织品等。第一章 材料力学绪论第一章 材料力学绪论第一章 材料力学绪论二、截面法求解内力1.用一平面假想地把构件分成两部分暴露内力“一截”；2.在截面上用内力代替另一部分对其的作用力“二代替”；3.利用取出部分的平衡条件求出截面上的内力值“三平衡”；第一章 材料力学绪论内力分量：轴力剪力扭矩弯矩截面上内力的合力内力是分布于截面上的一个分布力系xyzxyz第一章 材料力学绪论 小型压力机框架。已知作用力P，几何尺寸如图。求截面 m n 上的内力。例题例题例题例题 1-11-1第一章 材料力学绪论解：用截面 m n 截框架，并取截面 m n以上部分研究，截面 m n 相当于一固定端约束由平衡方程，得求得截面 m n 上的内力为 轴向力或简称“轴力”截面上的弯矩第一章 材料力学绪论三、应力 在截面上取一微小面积 A ，其作用力的合力为 F，则内力在微面积上平均分布强度（集度）为方向与方向与F 相同相同 当A 0 得一点的内力集度为：pp 称为 C 点的应力，应力为矢量正应力切应力或剪应力第一章 材料力学绪论应力的单位：“帕斯卡”或简称“帕”工程常用单位：MPa （兆帕）第一章 材料力学绪论1.5 位移、变形与应变一、一、位移MM M点的位移 N点的位移物体变形引起的位移 材力研究的位移物体的刚体移动引起的位移第一章 材料力学绪论MM变形前、后线段 MN 长度的变化二、变形与应变（1）线段长度的改变：线段线段 MN 的平均的平均线应变线应变 M点在点在 MN 方向方向的的线应变线应变简称简称应变应变第一章 材料力学绪论（2）线段方向的改变MNL变形前：MN 与 ML 正交；变形后：MN 与 ML 不再正交；变形前、后正交线段夹角的变化量为：称为M点在平面 LMN 内的切应变或剪应变第一章 材料力学绪论 度量构件内一点变形程度的两个基本量，均为无量纲的量。第一章 材料力学绪论第一章 材料力学绪论三、小变形假设 无论是变形或是由变形引起的位移，其大小远小于构件的尺寸。小变形条件下，作用于构件上的力其大小、方向及作用点位置，在构件变形前后的变化略去不计。即可用变形前的构件形状与尺寸分析。-原始尺寸原理P第一章 材料力学绪论1.6 1.6 杆件变形的基本形式杆件变形的基本形式杆：一个方向的尺寸远大于其它两个方向的尺寸纵向（长的一个方向），横向（短的两个方向）横截面：垂直于长度方向的截面一、材料力学研究的构件轴 线：所有横截面形心的连线,横截面和轴线是相互垂直的第一章 材料力学绪论1.6 1.6 杆件变形的基本形式杆件变形的基本形式杆：一个方向的尺寸远大于其它两个方向的尺寸一、材料力学研究的构件直 杆：轴线为直线等直杆：轴线为直线，横截面大小形状不变曲 杆：轴线为曲线第一章 材料力学绪论（1）拉伸与压缩：杆受一对大小相等，方向相反的纵向力力的作用线与杆轴线重合二、杆件的四种基本变形第一章 材料力学绪论(2)剪切：杆受一对大小相等，方向相反的横向力，力的作用线靠得很近第一章 材料力学绪论(3)扭转：杆受一对大小相等，方向相反的力偶，力偶作用面垂直于杆轴线MM第一章 材料力学绪论(4)弯曲：杆受一对大小相等，方向相反的力偶，力偶作用面是包含轴线的 纵向面MM