项目四材料力学基本知识讲义.ppt

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1、项目四材料力学基本知识1项目四材料力学基本知识课题4.1材料力学的任务课题4.2变形固体的基本假设课题4.3内力、截面法和应力概念课题4.4杆件变形的基本形式2课题4.1材料力学的任务一、构件的承载能力构件的承载能力通常由以下三个方面来衡量：1、强度要求2、刚度要求3、稳定性要求3对构件在荷载作用下正常工作的要求Ⅰ.具有足够的强度——荷载作用下构件不断裂，荷载去除后构件不产生过大的永久变形(塑性变形)FF(a)FF钢筋(b)二、材料力学的任务4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破坏。5荷载未作用时塑形变形示例荷载作用下F荷载去除后6塑形变形示例

2、7Ⅱ.具有足够的刚度——荷载作用下的弹性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F8弹性变形示例9Ⅲ.满足稳定性要求——对于理想中心压杆是指荷载作用下杆件能保持原有形态的平衡。理想中心压杆10理想中心压杆11在满足上述强度、刚度和稳定性要求的同时，须尽可能合理选用材料和降低材料消耗量，以节约投资。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；解决某些不能全靠理论分析的问题12材料力学与生产实践的关系赵州桥(石拱桥)595-605年建，充分利用石料的抗压缩强度好的特性。安澜竹索桥(宋代建)(1964年改为钢缆承托的索桥)充分利用竹材的抗拉伸强度好的特性。

3、13通过实验建立理论的初期伽利略(G.Galileo)1638年提出计算梁强度的公式(但结论不正确)胡克(R.Hooke)1678年发表根据实验得出的物理定律——胡克定律14材料力学是随生产的发展而建立的关于强度、刚度和稳定性计算的理论。生产实践科学实验材料力学15课题4.2变形固体的基本假设材料在荷载作用下都会产生变形——尺寸改变和形状改变——可变形固体。对可变形固体的基本假设：Ⅰ.连续性假设——无空隙、密实连续。(1)从受力构件内任意取出的体积单元内均不含空隙；(2)变形必须满足几何相容条件，变形后的固体内既无“空隙”，亦不产生“挤入”现象。据此：16Ⅱ.均匀性假设——各点处

4、材料的力学性能相同。对常用工程材料，尚有各向同性假设。Ⅲ.小变形假设——构件在承受荷载作用时，其变形与构件的原始尺寸相比甚小，甚至可以略去不计。17课题4.3内力、截面法和应力概念一、内力材料力学的研究对象是构件，对于所取的研究对象来说，周围的其他物体作用于其上的力均为外力，这些外力包括荷载、约束力、重力等。按照外力作用方式的不同，外力又可分为分布力和集中力。18二、截面法将杆件用截面假想地切开以显示内力，并由平衡条件建立内力和外力的关系确定内力的方法，称为截面法。综上所述，截面法可归纳为以下三个步骤：1、假想截开在需求内力的截面处，假想用一截面把构件截成两部分。2、任意留取任取

5、一部分为究研对象，将弃去部分对留下部分的作用以截面上的内力N来代替。3、平衡求力对留下部分建立平衡方程，求解内力。19三、应力全应力P的方向即ΔF的方向。通常将应力分解成垂直于截面的法向分量σ和相切于截面的切向分量τ,其中σ称正应力，τ称为切应力。20课题4.4杆件变形的基本形式Ⅰ.轴向拉伸或轴向压缩木压杆21直杆曲杆主要几何因素：横截面、轴线等截面杆和变截面杆22Ⅱ.剪切23剪切变形24Ⅲ.扭转25扭转变形26Ⅳ.弯曲F1=F2时(从而亦有FA=FB)车轴的AB部分不受剪切——纯弯曲。车轴的外伸部分既受弯又受剪——横力弯曲27弯曲变形28工程中常用构件在荷载作用下，大多为几种基

6、本变形形式的组合——组合变形。烟囱(压缩+横力弯曲)齿轮传动轴(扭转+水平面内横力弯曲+竖直面内横力弯曲)厂房吊车立柱(压缩+纯弯曲)2930小结本章介绍了材料力学的研究对象和任务。一、构件的承载能力包括强度、刚度和稳定性。1、强度：构件抵抗破坏（断裂或产生显著塑性变形）的能力称为强度。2、刚度：构件抵抗变形的能力称为刚度。3、稳定性：构件保持原有平衡形式的能力称为稳定性。二、变形固体是理想化的力学模型，几个基本假设是材料力学研究的基础。1、连续性假设2、均匀性假设3、各向同性假设4、小变形假设三、内力、截面法和应力概念1、内力：是指因外力作用使构件发生变形时，构件的各质点间的相

7、对位置改变而引起的“附加内力”，即分子结合力的改变量。2、截面法求解应力是材料力学的一个基本方法。3、应力：内力在截面上的分布集中程度称为应力。四、杆件变形的基本形式1、拉伸或压缩2、剪切3、扭转4、弯曲31