《固体力学概论》PPT课件

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1、固体力学概论(综合基础课)2005版目录第一章前言第二章基本假设第三章本构关系（物理方程）第四章基本方程第五章能量原理（包括变分原理）第六章固体力学中的数值方法第一章前言固体力学的定义固体力学的基本假设与主要研究内容学科分支研究对象与任务发展史参考资料1.固体力学的定义研究可变形固体在外界因素(载荷、温度、湿度)作用下其内部质点的位移、运动,固体的应变和破坏规律的学科.主要参书:《力学词典》《大百科全书》（1）固体力学与理论力学之区别：理论力学研究对象是质点、质点系与刚体。固体力学研究可形变体。（2）固体与流体的区别：流体是气体和流体的总称，具有易流性，不能承受剪应力，在无论多小的剪力

2、作用下都会发生变形。水和空气是常见的两种流体。2.固体力学的内容:研究弹性问题、塑性问题、弹塑性问题以及流变问题;又分线性问题、非线性问题;主要研究宏观问题、也有微观问题和细观问题(或称介观问题mesomechanics);研究的对象主要是均匀介质,也研究非均匀介质(如复合材料和裂纹体)，各向同性与各向异性介质;此外研究各种可变形体的偶合问题:例如热(湿)弹性问题、热(湿)塑性问题、热(湿)弹塑性问题、以及形体的机~磁电偶合性能(压电与压磁性能)；现在电-磁弹性力学正快速发展.3.学科分支材料力学、结构力学、弹性力学、塑性力学、流变学，断裂力学(损伤力学)、复合材料力学、结构稳定性、振

3、动理论、粘弹(塑)性力学、冲击力学、固体应力波问题、结构(弹~塑性)动力学;以及许多交叉学科:气动弹性理论，生物固体力学、岩土力学、有限元(有限条、有限层、边界元、离散元、无网格法等);断裂力学(损伤力学)、复合材料力学、电-磁弹性力学，微尺度力学是发展中的新兴学科。4.研究对象研究各种工程结构：常见的如下结构元件（构件）:（1）杆、杆系、梁、柱，（长＞＞宽和高）（2）板(中厚板)、壳，（厚＜＜长与宽）（3）三维体(空间结构如桁架与刚架)，（4）薄壁结构（飞机机翼与机身等），（5）以及它们的复合体.5研究方法（截面法）截面法是处理固体力学问题的最基本的方法：通过外力（作用力与约束力）与

4、内力（应力）平衡求构件的响应（内力），通过本构关系求变形（位移与应变），最重要的是材料力学中的平截面法，其中尤以梁的平截面假设最为重要。截面法截面法:固体力学问题的普适方法,步骤为：（1）取出构件,画出所有外力(包括约束反力);（2）用平面切开,并画出内力(广义力),若是动平衡需用达朗贝尔原理,化惯性力为作用力；外力与内力平衡来求解内应力;（3）解出内力；算应力;（4）利用物理方程求变形;（5）根据应力强度准则或变形准则进行强度校核;（6）进行优化设计.外力内力内力6.任务固体力学的发展主要动力是社会实践：任务是研究工程结构在服役条件下的安全性、可靠性;就是强度问题(应力值不超过许用值

5、)、刚度问题(变形不太大)、稳定性问题、振动问题.工程结构包括:飞机、火箭、船舶、车辆、桥梁、房屋、水坝、反应堆、坦克等等.7.发展史固体力学是一门古老的学科,可追溯到17世纪伽利略Calileo(1564~1642)关于梁与水坝的工作,提出速度、加速度的概念.后来库仑(C.A.Coulomb),泊松(R.Poisson),纳维(C-L-M-H.Navier),圣文南(B.deSaint-Venant)哥西(A.L.Couchy),虎克(Hooke)（胡克定律）等人作出很大贡献.伯努利(1654~1705)平截面假设,欧勒(L.Euler)(1707~1783)压杆稳定的欧勒载荷;铁木

6、生柯(Timoshenko)专著”StrengthofMaterials”,“TheoryofElasticity”、“TheoryofElasticStability”、“TheoryofPlatesandShells”与符拉索夫(薄壁杆件).中国东汉(127~200)郑玄提出线性弹性关系;宋代李诫《营造法式》；隋代李春（581~618）赵州桥。8.参考资料《力学词典》，中国大百科全书出版社，1990。《中国大百科全书》，力学卷，1985，8。EncyclopediaofScienceandTechnology,McGraw-Hill,1982E.P.Popov,Introducti

7、ontoMechanicsofSolids,PrenticeHall,INC,1968Y.C.Fung,FoundationofSolidMechanics,PrenticeHall,INC,1965中国自然科学基金，学科分类目录及学科代码，1994(从这里可看出现代固体力学的发展方向以及新的学科分类）。9.专有名词的翻译材料力学：strengthofmaterials,mechanicsofmaterials弹性力学：theoryofelas