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1、第一章第一章 緒論緒論目錄目錄1-1 1-1 、材料力學(xué)簡史、材料力學(xué)簡史1-2 1-2 、材料力學(xué)的任務(wù)、材料力學(xué)的任務(wù)1-3 1-3 、變形固體的基本假設(shè)、變形固體的基本假設(shè)1-4 1-4 、外力、內(nèi)力及應(yīng)力的概念、外力、內(nèi)力及應(yīng)力的概念1-5 1-5 、位移、變形及應(yīng)變的概念、位移、變形及應(yīng)變的概念1-6 1-6 、桿件變形的基本形式、桿件變形的基本形式第1頁/共39頁1-1 1-1 、材料力學(xué)簡史材料力學(xué)簡史 傳統(tǒng)具有柱、梁、檁、椽的木制房屋結(jié)構(gòu)傳統(tǒng)具有柱、梁、檁、椽的木制房屋結(jié)構(gòu)古代建筑結(jié)構(gòu)古代建筑結(jié)構(gòu)一一第2頁/共39頁古代建筑結(jié)構(gòu)古代建筑結(jié)構(gòu)建于遼代（建于遼代（10561056年

2、）的山西應(yīng)縣佛宮寺釋迦塔年）的山西應(yīng)縣佛宮寺釋迦塔塔高塔高9 9層共層共67.3167.31米，用木材米，用木材74007400噸噸900900多年來歷經(jīng)數(shù)次地震不倒，現(xiàn)存唯一木塔多年來歷經(jīng)數(shù)次地震不倒，現(xiàn)存唯一木塔第3頁/共39頁古代建筑結(jié)構(gòu)古代建筑結(jié)構(gòu)建于隋代（建于隋代（605605年）的河北趙州橋年）的河北趙州橋橋長橋長64.464.4米，跨徑米，跨徑37.0237.02米，用石米，用石28002800噸噸第4頁/共39頁1638年年 伽利略伽利略 關(guān)于力學(xué)和局部運(yùn)動(dòng)的兩門新科學(xué)關(guān)于力學(xué)和局部運(yùn)動(dòng)的兩門新科學(xué)的對(duì)話和數(shù)學(xué)證明的對(duì)話和數(shù)學(xué)證明的發(fā)表的發(fā)表 標(biāo)志著材料力學(xué)開始標(biāo)志著材料力學(xué)開

3、始形成一門獨(dú)立學(xué)科形成一門獨(dú)立學(xué)科等強(qiáng)度梁截面形狀等強(qiáng)度梁截面形狀空、實(shí)心圓柱抗彎強(qiáng)度比較空、實(shí)心圓柱抗彎強(qiáng)度比較（1）討論直桿軸向拉伸問題，得到承載能力與橫截面積成正比而與長度無關(guān)的正確結(jié)論； （2）討論梁的彎曲強(qiáng)度問題，他認(rèn)為“空心梁能大大提高強(qiáng)度而無需增加重量”； 第5頁/共39頁橋梁結(jié)構(gòu)橋梁結(jié)構(gòu)二二第6頁/共39頁航空航天航空航天第7頁/共39頁建筑建筑第8頁/共39頁第9頁/共39頁第10頁/共39頁四川彩虹橋坍塌四川彩虹橋坍塌第11頁/共39頁1940年11月，華盛頓州的Tacoma Narrows 橋（主跨度為853米，懸索橋），由于橋面剛度太差，在45 mph風(fēng)速的情形下，產(chǎn)生

4、“Galloping Gertie”(馳振）。第12頁/共39頁一、任務(wù)一、任務(wù)1-2 1-2 、材料力學(xué)的任務(wù)材料力學(xué)的任務(wù) 第13頁/共39頁1 1、強(qiáng)度、強(qiáng)度（strength)：第14頁/共39頁第15頁/共39頁第16頁/共39頁2 2、剛度、剛度 構(gòu)件抵抗變形的能力。第17頁/共39頁3 3、第18頁/共39頁一對(duì)矛盾安全用材越少越好經(jīng)濟(jì)設(shè)計(jì)出的結(jié)構(gòu)要有承載能力 材料力學(xué)的任務(wù)材料力學(xué)的任務(wù)在滿足強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性的要求下，為設(shè)計(jì)既經(jīng)濟(jì)又安全的構(gòu)件，提供必要的理論基礎(chǔ)和計(jì)算方法。1) 1) 荷載、材料一定，計(jì)算截面積；2) 2) 荷載、截面一定，校核是否安全；3) 3) 材料、截面

5、一定，求許可荷載。三種強(qiáng)度計(jì)算：第19頁/共39頁組成工程結(jié)構(gòu)或 機(jī)械的最小單元。桿件(bar)第20頁/共39頁第21頁/共39頁第22頁/共39頁1-3 1-3 、變形固體的基本假設(shè)變形固體的基本假設(shè)三三 在外力作用下，一切固體都將發(fā)生變形，故稱為變形固體。而構(gòu)件一般均由固體材料制成，故構(gòu)件一般都是變形固體。一、變形固體二、變形固體基本假設(shè)的提出 在研究構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性時(shí)，為抽象出力學(xué)模型，掌握與問題有關(guān)的主要屬性，常略去一些次要屬性，對(duì)變形固體做出假設(shè)。第23頁/共39頁（1 1）連續(xù)性假設(shè)：）連續(xù)性假設(shè)： 認(rèn)為組成固體的物質(zhì)不留空隙地充滿了固體認(rèn)為組成固體的物質(zhì)不留空隙地充滿了

6、固體的體積。的體積。（2 2）均勻性假設(shè)：）均勻性假設(shè)： 認(rèn)為在固體內(nèi)的任何部位，其力學(xué)性能都相認(rèn)為在固體內(nèi)的任何部位，其力學(xué)性能都相同。同。（3 3）各向同性假設(shè)：）各向同性假設(shè)： 認(rèn)為無論沿任何方向，固體的力學(xué)性能都相認(rèn)為無論沿任何方向，固體的力學(xué)性能都相同。同。第24頁/共39頁（4 4）小變形假設(shè)）小變形假設(shè)A AB BC CF F12 遠(yuǎn)小于構(gòu)件的最小遠(yuǎn)小于構(gòu)件的最小尺寸，所以通過節(jié)點(diǎn)平尺寸，所以通過節(jié)點(diǎn)平衡求各桿內(nèi)力時(shí)，把支衡求各桿內(nèi)力時(shí)，把支架的變形略去不計(jì)。計(jì)架的變形略去不計(jì)。計(jì)算得到很大的簡化。算得到很大的簡化。第25頁/共39頁1-4 1-4 、外力、內(nèi)力及應(yīng)力的概念外力、

7、內(nèi)力及應(yīng)力的概念一、外力：一、外力：按作用方式體積力體積力: : 是連續(xù)分布于物體內(nèi)部各點(diǎn)的力。表面力表面力分布力分布力 連續(xù)作用于物體表面的力。集中力集中力 若外力作用面積遠(yuǎn)小于物體表面的尺寸，可 作為作用于一點(diǎn)的集中力。1、概念：指來自構(gòu)件外部的力。按時(shí)間靜載荷：靜載荷：載荷緩慢地由零增加到某一定值，以后保持不變， 或變化很不顯著。動(dòng)載荷：動(dòng)載荷：交變載荷：隨時(shí)間作周期性變化的載荷。沖擊載荷：物體的運(yùn)動(dòng)在瞬時(shí)內(nèi)突然變化引起的載荷。2、分類：第26頁/共39頁 1 1、概念：、概念：2 2、求內(nèi)力的方法截面法、求內(nèi)力的方法截面法（1 1）切）切（2 2）去）去（3 3）代）代（4 4）平）平

8、二、內(nèi)力二、內(nèi)力mm1F2F5F4F3F1F2F5F4F3F1-4 1-4 、外力、內(nèi)力及應(yīng)力的概念外力、內(nèi)力及應(yīng)力的概念第27頁/共39頁F FS SM MF FF FaaFaMFFS1-4 1-4 、外力、內(nèi)力及應(yīng)力的概念外力、內(nèi)力及應(yīng)力的概念例：求如下圖所示桿件截面的內(nèi)力。第28頁/共39頁 應(yīng)力總量應(yīng)力總量P 可以分解成可以分解成: : 垂直于截面的分量垂直于截面的分量正應(yīng)力正應(yīng)力 平行于截面的分量平行于截面的分量切應(yīng)力切應(yīng)力三、應(yīng)力：三、應(yīng)力：A4F3FFC4F3FpC（2 2）一點(diǎn)的應(yīng)力一點(diǎn)的應(yīng)力：當(dāng)面積趨于零時(shí)，平均應(yīng)力的大小和：當(dāng)面積趨于零時(shí)，平均應(yīng)力的大小和方向都將趨于一定極

9、限，得到：方向都將趨于一定極限，得到：dAdFAFp lim0AAFpm（1 1）平均應(yīng)力平均應(yīng)力: :單位面積上內(nèi)力的平均集度。單位面積上內(nèi)力的平均集度。1-4 1-4 、外力、內(nèi)力及應(yīng)力的概念外力、內(nèi)力及應(yīng)力的概念第29頁/共39頁1-51-5、位移、位移、變形及應(yīng)變的概念變形及應(yīng)變的概念F FC CD DE EA AA AC CD DE E位移位移線位移線位移角位移角位移AA 變形變形線變形線變形角變形角變形ECDDCECDDC第30頁/共39頁1-51-5、位移、位移、變形及應(yīng)變的概念變形及應(yīng)變的概念CDCDDCmF FC CD DE EA AA AC CD DE E應(yīng)變應(yīng)變線應(yīng)變（應(yīng)

10、變）：線應(yīng)變（應(yīng)變）：切（角）應(yīng)變：切（角）應(yīng)變：CDCDCDDClimECD2limCDCE平均應(yīng)變：平均應(yīng)變：每單位線段長度的平均伸長或縮短。即：每單位線段長度的平均伸長或縮短。即：稱C點(diǎn)沿CD方向的線應(yīng)變。稱C點(diǎn)在平面內(nèi)的切應(yīng)變。 第31頁/共39頁1-61-6、桿件變形的基本形式桿件變形的基本形式六六一、桿件及其分類：一、桿件及其分類：1、概念：長度遠(yuǎn)大于橫截面尺寸的構(gòu)件，稱為桿件，簡稱 為桿。它是工程中最基本的構(gòu)件。桿件桿件直桿：直桿：曲桿：曲桿：軸線為直線的桿。軸線為直線的桿。軸線為曲線的桿。軸線為曲線的桿。橫截面大小和形狀不變的直橫截面大小和形狀不變的直桿。桿。等直桿：等直桿：2

11、、分類：第32頁/共39頁拉壓變形拉壓變形（1 1）拉伸或壓縮）拉伸或壓縮二、桿件的基本變形：二、桿件的基本變形：實(shí)例：實(shí)例：起吊重物的鋼索、活塞桿等。特點(diǎn)：特點(diǎn)：由大小相等、方向相反、作用線與桿件軸線重合的一對(duì)力引起的；表現(xiàn)：表現(xiàn)：桿件的長度發(fā)生伸 長或縮短。第33頁/共39頁剪切變形剪切變形（2 2）剪切）剪切實(shí)例：實(shí)例：常用的聯(lián)接件，如鍵、銷釘、螺栓等。 特點(diǎn)：特點(diǎn)：由大小相等、方向相反、相互平行的力引起的；表現(xiàn)：表現(xiàn)：受剪桿件的兩部分沿外力作用方向發(fā)生相對(duì)錯(cuò)動(dòng)。第34頁/共39頁扭轉(zhuǎn)變形扭轉(zhuǎn)變形（3 3）扭轉(zhuǎn)）扭轉(zhuǎn)實(shí)例：實(shí)例：汽車的傳動(dòng)軸、電機(jī)和水輪機(jī)的主軸等。 特點(diǎn)：特點(diǎn)：由大小相等

12、、方向相反、作用面都垂直于桿軸的兩個(gè)力偶引起的；表現(xiàn)：表現(xiàn)：桿件的任意兩個(gè)橫截面發(fā)生繞軸線的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。第35頁/共39頁彎曲變形彎曲變形（4 4）彎曲）彎曲特點(diǎn)：特點(diǎn)：由垂直于桿件軸線的橫向力，或由作用于包含桿軸的縱向平面內(nèi)的一對(duì)大小相等、方向相反的力偶引起的；實(shí)例：實(shí)例：橋式起重機(jī)的大梁、各種心軸以及刀架等。 表現(xiàn)：表現(xiàn)：桿件軸線由直線變?yōu)榍€。第36頁/共39頁 實(shí)際構(gòu)件受力情況是多種多樣的： 組合變形組合變形：構(gòu)件同時(shí)發(fā)生兩種或兩種以上的基本 變形。 考慮主要外力作用，歸到考慮主要外力作用，歸到基本變形基本變形 幾種力都不能忽略，歸到幾種力都不能忽略，歸到組合變形組合變形第37頁/共39頁小小 結(jié)結(jié)（1 1）概念：）概念：構(gòu)件、強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性、外力、內(nèi) 力、應(yīng)力、應(yīng)變等（2 2）材料力學(xué)的任務(wù)：）材料力學(xué)的任務(wù)：（3 3）變形固體的四個(gè)基本假設(shè)：）變形固體的四個(gè)基本假設(shè)： 連續(xù)性；均勻性；各向同性假設(shè)和小變形假設(shè)（4 4）桿件的基本變形：）桿件的基本變形： 拉壓、剪切、扭轉(zhuǎn)、彎曲第38頁/共39頁感謝您的觀看！第39頁/共39頁