第五章-材料力学基本概念.ppt

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1、工程力学MechanicsofEngineering长沙理工大学土建学院文海霞9/21/20211材料力学材料力学：研究材料的强度、刚度和稳定性问题。其研究对象是变形体，是变形体力学。2材料力学第5章材料力学基本概念第6章杆件的内力分析第8章杆件的应力及强度计算第7章截面图形的几何性质第9章杆件的变形与刚度计算3第10章应力应变状态分析第11章强度理论第13章压杆的稳定性(自学)第12章组合变形(自学)4第五章材料力学基本概念§5-1材料力学的任务§5-2材料力学的基本假设§5-3外力、内力与截面法§5-4应力与应变§5-5杆件变形的基本形式5§5-1材料力学的任务结构物(机械)由构件(零

2、件)组成。一、基本概念1.结构（机械）和构件（零件）§5-1材料力学的任务主架、吊臂、操作室、配重。6荷载未作用时荷载去除后荷载作用下F荷载去除后弹性变形塑性变形§5-1材料力学的任务2.变形:弹性变形和塑性变形73.构件的承载能力Ⅰ.具有足够的强度——构件抵抗破坏的能力。FFaFF钢筋b§5-1材料力学的任务破坏形式：断裂或者产生明显的塑性变形8美国的Tacoma（塔科马）老桥于1940年11月7日因风力引起的振动而产生断裂§5-1材料力学的任务断裂破坏9荷载未作用时第一章绪论及基本概念荷载作用下F荷载去除后明显的塑性变形10Ⅱ.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。

3、荷载未作用时荷载去除后荷载作用下F§5-1材料力学的任务11理想中心压杆Ⅲ.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式的平衡。§5-1材料力学的任务121.材料力学的任务：满足上述强度、刚度和稳定性要求同时，尽可能选用合适材料和降低材料消耗量，以节约投资成本。（安全与经济）。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——二、材料力学的任务§5-1材料力学的任务13A4复印纸在自重作用下产生明显变形折叠后变形明显减小2.生活实例§5-1材料力学的任务14自行车的主要受力部件均由薄壁钢管制成为什么不用实心的钢筋做呢?§5-1

4、材料力学的任务15§5-2材料力学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。Ⅰ.连续性假设——无空隙、密实连续。一、可变形固体二、对可变形固体的基本假设§5-2材料力学的基本假设16Ⅱ.均匀性假设——各点处材料的力学性能相同。Ⅲ.各向同性假设——一点处材料沿各个方向的力学性能相同。Ⅳ.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很小，有时甚至可以略去不计。§5-2材料力学的基本假设17§5-3外力、内力与截面法2.作用过程◆静载荷：载荷不随时间变化;◆动载荷：载荷随时间变化。1.作用方式◆表面力：集中力、分布力（线分布、面分布、体分布）;

5、◆体积力：自重、惯性力。一、外力1.作用在构件上的载荷和约束力统称为外力。2.外力的分类§5-3外力、内力与截面法18二、内力因为各点之间原来存在着相互作用力，使杆件保持着一定的形状。由于外力的作用，各点的位置发生相对变化，相互作用力也要发生相应的变化。这种因外力作用而引起的杆件各点间产生相对位移的力称为附加内力，即材料力学要研究的内力。1.内力的概念2.内力的特点内力随着外力的产生而产生，内力成对出现，且等直反向，并作用在构件的两个不同部分上。§5-3外力、内力与截面法19★三、截面法：截、取、代、平§5-3外力、内力与截面法C●C点通常取截面形心20空间一般问题内力分量有6个。轴力：F

6、N；扭矩：T；剪力：Fsy,Fsz；弯矩：My,Mz；xyz空间一般问题内力分量有几个？§5-3外力、内力与截面法C●C●21答：3个。轴力：FN；剪力：FS；弯矩：M§5-3外力、内力与截面法平面一般问题内力分量有几个？22直杆曲杆主要几何因素：横截面、轴线等截面杆和变截面杆四、杆件的几何特性§5-3外力、内力与截面法23§5-4应力与应变一、应力§5-4应力与应变：受力构件上某一截面上某一点的内力集度。241.应力是受力构件上某一截面上某一点处定义的；2.应力是矢量：正应力以拉为正，压为负；切应力以对所取研究对象内任一点产生顺时针矩为正，反之为负。3.应力的量纲及单位①量纲：§5-4应

7、力与应变25二、应变单位长度的伸长量或缩短量。帕(Pa)、千帕(kPa)、兆帕(MPa)、吉帕(GPa)②单位：1kPa=103Pa1MPa=106Pa1GPa=109Pa线（正）应变切（角、剪）应变直角的改变量。1Pa=1N/m2§5-4应力与应变(无量纲)26变形前变形后单位长度的伸长量或缩短量称为线应变。线应变（正应变）§5-4应力与应变27切应变（剪应变、角应变）直角的改变量称为切应变。线应变只与正应力有关，与切