材料力学第1章-绪论及基本概念

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1、材料力学本科生选修课1材料力学学时：32+2+2=36讲课&自习：32学时考前复习：2学时考试：2学时2参考书孙训方等编著《材料力学》（1）第四版教授内容：1-4章王从曾主编《材料性能学》教授内容：1-7章3第一章绪论及基本概念§1-1材料力学的任务§1-2材料力学与生产实践的关系§1-3可变形固体的性质及其基本假设§1-4杆件的几何特性§1-5杆件变形的基本形式§1-6外力、内力与应力的基本概念(略)4§1-1材料力学的任务结构物和机械通常都受到各种外力的作用,例如：三峡大坝要受到水压力厂房外墙要受到风压力吊车梁

2、要承受吊车和起重物的重力等等这些力统称为荷载(loading)5§1-1材料力学的任务研究对象构件。组成结构物和机械的单个组成部分,统称为构件,结构物和机械由构件组成6波音-747构件超过10万个！复合桥梁结构复杂，载荷复杂7力学中构件对结构或机械功能的决定作用当结构或机械承受荷载或传递运动时，各构件都必须能够正常地工作，才能保证整个结构或机械的正常工作首先要求构件在受荷载作用时不发生破坏。如机床主轴因荷载过大而断裂时，整个机床就无法使用但只是不发生破坏，并不一定就能保证构件或整个结构的正常工作，要避免严重的变形。

3、如机床主轴若发生过大的变形，将影响机床的加工精度此外，有一些构件在荷载作用下，其原有的平衡形状可能丧失稳定性。如房屋的梁，则在压力超过一定限度后，就可能显著变弯，可能使房屋例塌.设计构件时必须同时考虑上述三个方面的因素密不可分8构件安全性指标强度：构件抵抗破坏的能力；刚度：构件抵抗变形的能力；稳定性：构件维持其原有平衡状态的能力。影响构件安全性的核心要素构件的强度、刚度和稳定性均与所用材料的力学性能有关，主要指的是在外力作用下材科变形与所受外力之间的关系。材料结构千差万别，力学性能常常需通过材料试验来测定。9“材料

4、力学”与“材料性能学”相辅相成材料力学性能学离开材料性能学单纯研究材料力学没有实际意义！！10例如：高分子结构多样性结晶态无定形11纳米材料带来技术革命材料颗粒小到几到几十纳米时，比表面大大增加，材料力学性质发生意想不到的变化纳米陶瓷能弯曲180度；用纳米有机发光材料制作的电视屏幕可以象一幅画一样卷起来碳纳米管强度比钢高100倍，重量只有钢的1/6。构件轻质化成为可能，今后的汽车将跑的更快，飞机将飞的更高纳米材料力学及纳米材料性能学？12对构件在荷载作用下正常工作的要求:Ⅰ.具有足够的强度——强度指构件在荷载作用下

5、抵抗破坏(断裂)的能力，不发生意外断裂或显著的塑性变形。FFaFF钢筋b破坏——1.断裂2.塑性变形（永久变形）13美国的Tacoma老桥于1940年11月7日因风力引起的振动而产生断裂14四川彩虹桥坍塌15Ⅱ.具有足够的刚度——指构件在荷载作用下抵抗变形的能力，保证构件的变形不超过工程允许范围。荷载未作用时荷载去除后荷载作用下F风荷等变形在弹性范围内，荷载去除即回复16Ⅲ.具有足够的稳定性要求——指构件承受荷载时，保持原有的平衡状态的能力，即不丧失稳定。偏心受压直杆P17在满足强度、刚度和稳定性要求的同时，还须尽

6、可能合理选用材料和降低材料消耗量，以节约投资。从安全性出发，要求多用材料；而从经济性出发，需要少用材料。材料力学包含的两个方面理论分析实验研究测定材料的力学性能；解决一些不能单靠理论解决的问题____——提供合理的理论计算方法解决安全性与经济性的矛盾，是材料力学发展的基础。两方面同等重要为何德系车既优于美国车，又优于日本车？18材料力学的任务材料力学研究的最重要任务，就是研究材料在受载过程中变形和断裂的规律。目的：在保证构件满足安全性要求的前提下,以最经济的代价合理设计构件尺寸、形状，选择适宜的材料，提供必要的理论

7、基础、计算方法与实验技术主要任务：建立试验分析及数值分析的方法。其它任务：19赵州桥世界上现存最早、跨度最大的空腹式单孔圆弧拱石桥。净跨37.02m，矢高7.23m，桥面宽9m。大拱上两端各建有两个小拱(净跨分别为2.85m和3.81m)，以减轻桥身自重和增大泄洪面积。由于桥位良好、基底应力适宜，千余年来虽经多次洪水和地震，桥身基本完好。该桥构思精巧，造型稳重，是世界桥梁史上的杰作。1961年定为中国全国重点文物保护单位。§1-2材料力学与生产实践的关系赵州桥(石拱桥)595-605年建，充分利用石料的压缩强度20

8、安澜索桥安澜索桥是国家重点文物保护单位，相传始建于李冰建都江堰的战国末期，宋代时重建。历史上这座桥曾毁坏过几次，当时的政府均马上加以重修。这座桥原为一座竹索桥，现已改建成钢索桥，只是表面进行了仿竹木处理。全桥有九墩八孔，长340m,宽1.4m，高13m。安澜竹索桥(宋代建)(1964年改为钢缆承托的索桥)充分利用竹材的拉伸强度21通过实验建立理论的先驱伽利略