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1、第二篇第二篇第七章第七章 绪论绪论71 材料力学的研究对象72 材料力学的基本假设73 外力与内力74 正应力与切应力75 正应变与切应变材料力学简史材料力学简史具有柱、梁、檩、椽的传统木制房屋结构具有柱、梁、檩、椽的传统木制房屋结构古代建筑结构古代建筑结构古代建筑结构古代建筑结构建于辽代（建于辽代（10561056年）的山西应县佛宫寺释迦塔年）的山西应县佛宫寺释迦塔塔高塔高9 9层共层共67.3167.31米，用木材米，用木材74007400吨吨900900多年来历经数次地震不倒，现存唯一木塔多年来历经数次地震不倒，现存唯一木塔材料力学简史材料力学简史古代建筑结构古代建筑结构建于隋代（建于隋
2、代（605605年）的河北赵州桥年）的河北赵州桥桥长桥长64.464.4米，跨径米，跨径37.0237.02米，用石米，用石28002800吨吨材料力学简史材料力学简史现代应用34Chapter 1.2纳 米 科 技64Chapter 1.2竞竞 技技 体体 育育74Chapter 1.2材料力学材料力学 独立出现可以指导工程设计，解决工程问题独立出现可以指导工程设计，解决工程问题16381638年：年：关于两种新科学的叙述与证明关于两种新科学的叙述与证明伽利略伽利略 GalileiGalilei 1564-1564-16421642悬臂梁应力分布悬臂梁应力分布简支梁受集中载荷的最大弯矩简支梁
3、受集中载荷的最大弯矩等强度梁截面形状等强度梁截面形状空、实心圆柱抗弯强度比较空、实心圆柱抗弯强度比较材料力学简史材料力学简史Chapter 1.17Chapter 1.15Chapter 1.19Hooke memorial window,St.Helens,Bishopsgate,City of London.Willen Church 由Hooke设计建造的现在还完好的保持原貌 Chapter 1.1103221yCPxy Eulers elastica 12Chapter 1.1法国科学家法国科学家 纳维纳维 18261826年著年著材料力学材料力学法国科学家法国科学家 库仑库仑（173
4、6173618061806）通过实验修正了伽利略的错误，提出了最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大切应力强度理论材料力学简史材料力学简史第一部第一部材料力学材料力学出现出现1717世纪以后，技术革世纪以后，技术革命命02,2ikikifuuCNavier 方程13Chapter 1.114Chapter 1.1Foam structures with a negative Poissons ratio,Science,235 1038-1040(1987).23Chapter 1.171 材料力学的研究对象材料力学的主要任务：研究构件在外力作材料力学的主要任务：研究构件在外
5、力作用下的变形、受力与失效（破坏）的规律，用下的变形、受力与失效（破坏）的规律，为构件设计提供强度、刚度和稳定性的分为构件设计提供强度、刚度和稳定性的分析理论与方法。析理论与方法。构件的承载能力构件的承载能力强强 度：度：即抵抗破坏的能力即抵抗破坏的能力刚刚 度：度：即抵抗变形的能力即抵抗变形的能力稳定性：稳定性：即保持原有平衡状态的能力即保持原有平衡状态的能力桥梁结构桥梁结构航空航天航空航天目录目录材料力学的任务材料力学的任务美美国国纽纽约约马马尔尔克克大大桥桥坍坍塌塌材料力学的任务材料力学的任务材料力学的任务材料力学的任务两种主要的实际工程构件：杆件和板件杆件：一个方向尺寸其他两个方向的尺
6、寸板件：一个方向尺寸其他两个方向的尺寸平板：中面为平面壳：中面为曲面国家奥林匹克体育中心河南省体育中心河南省体育中心 7-2 7-2 材料力学的基本假设材料力学的基本假设连续性假设：连续性假设：认为整个物体体积内毫无空隙地充满物质认为整个物体体积内毫无空隙地充满物质 在外力作用下，一切固体都将发生变形，故在外力作用下，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，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。故构件一般都是变形固体。均匀性假设：均匀性假设：认为物体内的任何部分，其力学性能相同认为物体内的任何部分，其力学性能相同各向同性假设：各向同性假设：
7、认为在物体内各个不同方向的力学性能相同认为在物体内各个不同方向的力学性能相同小变形与线弹性范围小变形与线弹性范围A AB BC CF F12 远小于构件的最小远小于构件的最小尺寸，所以通过节点平衡求尺寸，所以通过节点平衡求各杆内力时，把支架的变形各杆内力时，把支架的变形略去不计。计算得到很大的略去不计。计算得到很大的简化。简化。7-3 7-3 外力、内力外力、内力外力：外力：按按外外力力作作用用的的方方式式体积力体积力:是连续分布于物体内部各点的力是连续分布于物体内部各点的力如物体的自重和惯性力如物体的自重和惯性力面积力面积力:如油缸内壁的压力，水坝受如油缸内壁的压力，水坝受到的水压力等均为分
8、布力到的水压力等均为分布力若外力作用面积远小于物体表若外力作用面积远小于物体表面的尺寸，可作为作用于一点面的尺寸，可作为作用于一点的集中力。如火车轮对钢轨的的集中力。如火车轮对钢轨的压力等压力等按按时时间间分布力分布力：集中力集中力：静载静载：动载动载：缓慢加载（缓慢加载（a0a0）快速加快速加载（载（a0a0），或冲击加载），或冲击加载内力：外力作用引起构件内部的附加相互作用力内力：外力作用引起构件内部的附加相互作用力求内力的方法截面法求内力的方法截面法1 1、切、切2 2、留、留3 3、代、代4 4、平、平1F2F5F4F3F7-4 7-4、外力、内力及应力的概念、外力、内力及应力的概念1
9、F2F5F4F3Fmm应用力系简化原理，向截面的中心（形心）应用力系简化原理，向截面的中心（形心）C简化，得到主矢简化，得到主矢FR和主矩M。将主矢主矢FR和主矩M沿三轴分解FN：轴力；Fsy,FSz：剪力；Mx：扭矩；My,Mz：弯距；一点的应力：一点的应力：当面积趋于零时，平均应力的大小和方向都当面积趋于零时，平均应力的大小和方向都将趋于一定极限，得到将趋于一定极限，得到0limAdAdAFFp应力的国际单位为应力的国际单位为Pa 1N/mPa 1N/m2 2=1Pa=1Pa（帕斯卡）（帕斯卡）1MPa=101MPa=106 6Pa 1GPa=10Pa 1GPa=109 9PaPa应力总量
10、应力总量P P 可以分解成可以分解成:垂直于截面的分量垂直于截面的分量正应力正应力 平行于截面的分量平行于截面的分量切应力切应力应力应力FpA平均应力平均应力:某处单位面积上内力的平均集度某处单位面积上内力的平均集度7-4 7-4 正应力与切应力正应力与切应力4F3FFCA4F3FCp7 75 5 正应变与切应变正应变与切应变外力作用下，引起构件内部应力，发生变形。外力作用下，引起构件内部应力，发生变形。取构件某处的单元体取构件某处的单元体 avussuk0limsus 平均正应变平均正应变一点正应变一点正应变切应变：单元体切应变：单元体相邻棱边直角的相邻棱边直角的改变量。单位：改变量。单位：rad正应变与切应变均为无量纲量正应变与切应变均为无量纲量
第七章材料力学绪论ppt课件
