材料力学第1章04289.ppt

1、第一章 绪论,1-1材料力学的任务,1-2变形固体的基本假设,1-3外力及其分类,1-4内力、截面法和应力的概念,1-5变形与应变,1-6杆件变形的基本形式,高层建筑与大型桥梁,桥面结构,桥 墩,桥面结构,高层建筑与大型桥梁,浦 江 两 岸,高层建筑与大型桥梁,楼 高420.5m共 88 层,金 茂 大 厦,高层建筑与大型桥梁,浦 东 开 发 区,高层建筑与大型桥梁,澳 门 桥,工程构件的强度、刚度和稳定问题, 40人死亡； 14人受伤； 直接经济损失631万元。,1999年1月4日，我国重庆市綦江县 彩虹桥发生垮塌，造成：,垮塌前的彩虹桥,垮塌后的彩虹桥,简单力学问题大部队过桥时不能齐步走,

2、高等力学问题冲击载荷的概念：人跑步时脚上的力量有多大？损伤累积与结构寿命与跑步的次数有关,人跑步时脚上的力量有多大？,疲 劳 引 起 的 破 坏,东方航空公司客机成功迫降,前起落架锁连杆安装螺栓(销子)意外断裂,自然要提出如下问题：,1） 每人所承受的重力？,2） 若扁担的材料、截面尺寸已定，扁担能承载此重物吗？,3） 扁担的材料已定，若扁担能承载此重物，截面形状、尺寸？,4） 扁担截面形状、尺寸已定，若扁担能承载此重物，材料？,5） 扁担弯曲成什么形状？,6） 挠度如何？,1 -1材料力学的任务,材料力学是研究工程构件在载荷作用下的内效应,确定构件在正常工作条件下承载能力的科学.,足够的稳定

3、性,构 件,构件正常工作的条件：,强度：构件抵抗破坏的能力,刚度：构件抵抗弹性变形的能力,稳定性：构件保持原有平衡形式的能力,组成结构物和机械的单个组成部分,足够的强度,足够的刚度,不因发生断裂 或塑性变形而失效,不因发生过大的弹性变形而失效,不因发生因平衡形式的突然转变而失效,结 构,建筑物或构筑物中承受外部作用的骨架称为结构.,稳定问题,材料力学的任务：,研究材料及构件在外力作用下所表现的力学性质，为合理设计构件提供有关强度、刚度、稳定性分析的理论和方法。,火车铁轨的截面为什么做成工字形?,构件受力后，由于塑性屈服引起塑性变形而导致其丧失正常工作能力。试问这种情况是属于强度、刚度、还是稳定

4、性问题？,解答：构件受力后，因塑性屈服引起塑性变形，是构件破坏的一种形式。因此，属于强度问题。刚度问题中的变形，一般是指弹性变形。稳定性问题中的原有平衡形态，是指与所受外力相应的变形形式下的平衡形态。,材料力学主要研究对象的几何特征,根据空间三个方向的几何特征，弹性体大致可分为：,杆,空间一个方向的尺度远大于其它两个方向的尺度。,板,空间一个方向的尺度远小于其它两个方向的尺度，且各处曲率均为零。,壳,空间一个方向的尺度远小于其它两个方向的尺度，且至少有一个方向的曲率不为零。,体,空间三个方向具有相同量级的尺度。,1-2 可变形固体的性质及基本假设,各向同性与各向异性,微观各向异性，宏观各向同性

5、；,微观各向异性，宏观各向异性。,各向同性,各向异性,均匀连续问题,微观不连续 ，宏观连续 。,一、连续性假设,内容：认为物体在其整个体积内毫无空隙地充满了物质，其结构是密实的。,二、均匀性假设,内容：认为物体内任一点处取出的体积单元,其力学性质（主要是弹性性质）都是一样的。,无空隙,单元体的力学性质能代表整个物体的力学性能。,有利于建立数学模型,三、材料的各向同性假设,内容：材料沿各个方向的力学性能是相同的。,四、小变形条件,内容：构件在荷载作用下产生的变形与其原始尺寸相比，可以忽略不计，这样的变形为小变形。,FNAB,FNAC,1-3 外力及其分类,1、表面力和体积力表面力：作用于物体表面

6、的力分布力：连续作用于表面的力集中力：力分布面积小于物体的尺寸体积力：连续分布于物体内部各点的力2、静载荷和动载荷静载荷：加载缓慢或变动不明显动载荷：载荷随时间变化，若周期新性变化则为交变载荷,面力,体力,表面力：作用于物体表面的力体积力：连续分布于物体内部各点的力,1-4内力、截面法和应力的概念,1、内力的概念,固有内力：物体在受到外力之前，内部就存在着内力,附加内力：在原有内力的基础上，又添加了新的内力,内力与变形有关,内力特点：,1、有限性,2、分布性,3、成对性,2、截面法：为了求内力，用平面假想地把构件分成两 部分，以显示并确定内力的方法称为截面法。 3、应力：内力集度 平均集度称为

7、平均应力，当面积趋于零时平均应力称为此点的应力。 应力单位为Pa（帕）1 Pa=1N/m2,1-5变形与应变,1-6 杆件变形的基本形式,轴向拉伸与压缩,剪切,扭转,弯曲,三角形构架ABC用于支承重物W，如图所示。构架中杆AB为钢杆，两端用销钉连接，构件BC为工字钢梁，在B处销接而在C处用四个螺栓连接。试问杆AB和构件BC将分别产生哪些变形？,建立力学模型：,认为重量W位于构架ABC平面内，因此可作为平面力系问题来处理。,销钉B、C理想化为光滑销钉。,C处的螺栓连接，其约束既不像光滑销钉可自由转动，也不像固定端那样毫无转动的可能，而是介于两者之间，并与螺栓的紧固程度有关。,轴向拉伸,轴向压缩,轴向拉伸,轴向压缩,弯曲,