1、第二篇 材料力学,第七章 材料力学的基本概念,目录,7-1 、材料力学的任务 7-2 、变形固体的基本假设 7-3 、外力及其分类 7-4 、内力截面法及应力的概念 7-5 、杆件变形的基本形式,目录,材料力学的发展是工程实际的迫切需要,人类的衣食住行，每时每刻都不得不同受力 物体或结构打交道,从土房木屋到钢铁塔架、钢筋混凝土大厦,从人力车牛马车到火车汽车轮船飞机火箭,从打猎用的木棍竹棒到用蒸汽电动机器武器,7.1 材料力学的任务？,古代建筑结构,传统具有柱、梁、檩、椽的木制房屋结构,佛光寺东大殿,建于唐末（857年）的山西五台山佛光寺东大殿,采用斗拱解决了横梁与立柱衔接处的切应力集中,应县木
2、塔,建于辽代（1056年）的山西应县佛宫寺释迦塔,塔高9层共67.31米，用木材7400吨,900多年来历经数次地震不倒，现存最古老的木塔,安澜索桥,2200年以前建造的都江堰安澜索桥,赵州桥,建于隋代（605年）的河北赵州桥,桥长64.4米，跨径37.02米，用石2800吨,充分利用了石料的耐压特性,高楼大厦,房屋建筑,水利设施,水利设施,大桥,桥梁结构,工业运输,工业、运输,1638年：关于两种新科学的叙述与证明,伽利略 Galilei1564-1642,悬臂梁应力分布,简支梁受集中载荷的最大弯矩,等强度梁的截面形状,空、实心圆柱抗弯强度比较,第一部材料力学出现 17世纪以后，技术革命,法
3、国科学家 纳维 1826年著材料力学,贡献最大的科学家 法国 库仑 （17361806）,通过实验修正了伽利略的错误， 提出了最大切应力强度理论,1 安全性对构件的要求,具有足够的强度：即抗破坏的能力 例如储气罐不能破裂，桥墩不能压垮,具有足够的刚度：即抗变形的能力 例如车床轴，汽车轮轴不能弯曲,满足稳定性要求：即保持原有平衡状态的能力 例如房屋立柱不能倒，不能弯,构件的强度、刚度和稳定性不仅与构件的形状有关，且与材料的力学性能有关，因此在理论分析的基础上，实验研究是完成材料力学的任务必需的途径和手段。,2 材料力学的任务,1）研究材料的力学性能,2）研究构件的强度、刚度和稳定性,3） 合理解
4、决安全与经济之间的矛盾,简而言之，材料力学是一门研究构件的承载能力以达到安全与经济目的的学科.,三、变形固体假设,7.2 变形固体假设,连续性假设： 认为整个物体体积内毫无空隙地充满物质（数学）,在外力作用下，一切固体都将发生变形，故称为变形固体，而构件一般均由固体材料制成，故构件一般都是变形固体。,均匀性假设： 认为物体内的任何部分，其力学性能相同（力学）,各向同性假设： 认为在物体内各个不同方向的力学性能相同（物理）,小变形假设： 变形与本身的尺寸相比很小（几何）,线弹性假设： 外力与变形成正比（几何）,小变形与线弹性范围,远小于构件的最小尺寸，所以通过节点平衡求各杆内力时，把支架的变形略
5、去不计。计算得到很大的简化。,目录,7.3 外力及其分类,外力：外界作用于构件上的力，按照作用方式分为体积力和表面力,表面力又分为集中力和分布力.,外力,静载荷,动载荷,交变载荷,冲击载荷,求内力的方法截面法,1、截,2、留,3、代,4、平,目录,1 内力和截面法,目录,例题,2应力,应力：单位面积上的内力，即某截面处内力的密集程度。,应力的国际单位为N/m2 1 N/m2 = 1 Pa（帕斯卡） 1 MPa = 106 N/m2 = 1 N/mm2,应力p有方向性，可以分解成: 垂直于截面的分量正应力 平行于截面的分量切应力,变形：构件受力以后，形状和尺寸产生的变化，有线变形和角变形两种形式,单位长度上的变形量，无量纲，其物理意义是构件上一点沿某一方向变形量的大小,一点单元体两棱角直角的改变量，单位为弧度（rad）,线应变：,角（切）应变：,7.5 杆件变形的基本形式:,拉伸或压缩：外力方向沿构件轴线。 剪切：外力方向与构件轴线垂直，且两力作用线相距很近。 扭转：构件受一对力偶作用，且力偶主矢沿构件轴线方向。 弯曲：构件受一对力偶作用，且力偶主矢与构件轴线垂直。,
