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1、 对于所研究的物体来说，其它物体作用于其上的力均为外力外力 ，包括载荷与约束力。 作用方式作用方式 体积力体积力: 连续分布在物体内部各点处的力，连续分布在物体内部各点处的力，单位单位1N/m3 表面力表面力: 直接作用在物体表面上的外力，直接作用在物体表面上的外力，单位单位Pa (N/m2 ) 分布力分布力: 连续分布在物体表面某一范围内的力连续分布在物体表面某一范围内的力 集中力集中力: 作用在物体一点上的力作用在物体一点上的力 是否和是否和约束约束有关有关 主动力主动力（载荷）：已知，与约束无关已知，与约束无关 约束反力约束反力 （或支反力）：未知，其他物体未知，其他物体(约束物体约束物
2、体)通过接触施加于被约束物体上的作用力。通过接触施加于被约束物体上的作用力。 简支简支： 某点保持不动，支反力作用于不动点上，其大小和方向都某点保持不动，支反力作用于不动点上，其大小和方向都未知。未知。 活动简支：活动简支： 某点在某一方向上保持不动，支反力方向已知，大小未知。某点在某一方向上保持不动，支反力方向已知，大小未知。 固支：固支： 某点不动，其邻域也不能绕该点转动，约束力是一个某点不动，其邻域也不能绕该点转动，约束力是一个未知的力矢量和一个未知的力矩矢量。未知的力矢量和一个未知的力矩矢量。 物体受外力作用变形，引起原子间相互作用力物体受外力作用变形，引起原子间相互作用力的改变，的改
3、变， 这种力的改变量称为这种力的改变量称为内力内力。 截面法截面法内力代表了分布内力的内力代表了分布内力的合力合力P和合力偶和合力偶M。内力：一个力矢量和内力：一个力矢量和 一个力偶矢量一个力偶矢量 Nx 称为轴力；称为轴力； Qy 和和Qz 称为剪力；称为剪力； Mx 称为扭矩；称为扭矩； My 和和Mz 称为弯矩。称为弯矩。 采用截面法将物体划分成采用截面法将物体划分成两部分，去掉一部分，保两部分，去掉一部分，保留另一部分；留另一部分； 标明内外力；标明内外力； 根据平衡条件求未知力根据平衡条件求未知力（支反力，内力）（支反力，内力）自由体自由体（free-body）S SP P3 3P
4、P4 4P P1 1P P2 2P P1 1P P2 2M MP P桁架桁架（truss）是由一些用直杆铰接组成的三角形构成）是由一些用直杆铰接组成的三角形构成的杆系。的杆系。图示一个小的铁路桥的典型桁架。桁架的上弦、下弦及竖杆的图示一个小的铁路桥的典型桁架。桁架的上弦、下弦及竖杆的长度均为长度均为L L。整个桁架支承于。整个桁架支承于a a，l l 两点，中心节点两点，中心节点g g 上作上作用集中力用集中力W W，求桁架各杆的内力。，求桁架各杆的内力。 (1) 求支反力求支反力 Ha=0WRaRl=0W3LRl6L=0(2) 求杆的内力求杆的内力 梁梁（beam）是以弯曲来抵抗横向载荷是以
5、弯曲来抵抗横向载荷的元件。一端自由、一端为固支约束的梁，的元件。一端自由、一端为固支约束的梁，称为称为悬臂梁悬臂梁。 图示一悬臂梁，右端承受横向载荷图示一悬臂梁，右端承受横向载荷W W 作用，求梁中内力。作用，求梁中内力。（1）求支反力H=0RW=0MlW=0H=0， R=W， M=lW(2) 求内力N=0， Q=W， M=lWWx=W（lx） 应力：应力：受力杆件某一截面上一点处的内力分布集受力杆件某一截面上一点处的内力分布集度。度。对截面上某点的应力：对截面上某点的应力：AP0limA显然显然 与所取截面的方向有关，不同方向的与所取截面的方向有关，不同方向的截面得到的截面得到的 不同。不同
6、。 正应力正应力 ：垂直于截面分量垂直于截面分量； 切应力切应力 ：截面内分量。截面内分量。量纲：力长度-2，211mNPa PaMPa6101均匀应力状态：均匀应力状态：物体内各点的应力状态相同物体内各点的应力状态相同 轴向拉伸状态轴向拉伸状态 纯剪切状态纯剪切状态 由力矩平衡条件得由力矩平衡条件得 切应力互等定律：切应力互等定律：过一点的两个互相垂直的截面上，在该点过一点的两个互相垂直的截面上，在该点垂直于截面交线的切应力分量彼此相等。垂直于截面交线的切应力分量彼此相等。这两种应力状态是构成复杂应力状态的基本成分。这两种应力状态是构成复杂应力状态的基本成分。 说明说明：截面的内力，指该面上
7、应力的合力；截面的内力，指该面上应力的合力；AxdAxN)(AyydAxQ)(AzzdAxQ)(AyzxdAzyxM)()(AxyzdAxM)(AxzydAxM)(轴力：轴力：剪力：剪力：扭矩：扭矩：弯矩：弯矩：一般应力逐点变化；一般应力逐点变化；应力的概念比内力具有更深刻的含义。应力的概念比内力具有更深刻的含义。变形：变形：指物体形状和大小的变化。指物体形状和大小的变化。均匀拉伸应力状态均匀拉伸应力状态 lllll正应变（或称线应变）：正应变（或称线应变）：纵向纵向横向正应变：横向正应变：bbbbbl ll+l+llb bbb在单向应力状态下，横向正应变和纵向正应变通常是反号的。在单向应力状
8、态下，横向正应变和纵向正应变通常是反号的。 c cuuc c 小变形：小变形：cu切应变（切应变（角度的改变量）：角度的改变量）： 纯剪切应力状态纯剪切应力状态 说明：说明： 应变是无量纲的量；应变是无量纲的量； 正应变和切应变是两种最简单的变形形式；正应变和切应变是两种最简单的变形形式； 应变是逐点变化的；应变是逐点变化的； 应力的概念是纯静力学的，应变的概念是纯几何学的。应力的概念是纯静力学的，应变的概念是纯几何学的。材料的力学性能：材料的力学性能：材料在外力作用下所呈现材料在外力作用下所呈现的有关强度和变形方面的特性。的有关强度和变形方面的特性。 标准试件标准试件Al3 .11矩形截面：
9、矩形截面：圆截面：圆截面：dl10Al65. 5dl5由由P/A，l/l，可以得到被测试件的可以得到被测试件的- 曲线（拉伸图）。曲线（拉伸图）。 低碳钢低碳钢1. 弹性弹性阶段阶段(OAB段段)：OA段：线弹性阶段，段：线弹性阶段，p：比例极限比例极限 AB段：非线弹性阶段，段：非线弹性阶段，e：弹性极限弹性极限 塑性塑性阶段阶段:2. 屈服屈服阶段阶段(CD段段)： s：屈服极限屈服极限3. 强化阶段强化阶段(DH段段)：b：强度极限强度极限 4. 颈缩阶段颈缩阶段(HI段段)： 韧性指标：韧性指标：延伸率：延伸率：%100lll%100AAA工程中：工程中：韧性（韧性（ductile）材
10、料；）材料； 脆性（脆性（brittle）材料。）材料。截面收缩率：截面收缩率：对于低碳纲：对于低碳纲：s235MPa；b380MPa； 2030；60 常用金属常用金属 卸载后残余卸载后残余应变为应变为0.2%的的应力值应力值0.2 作作为屈服极限。为屈服极限。 铸铁的伸长率为铸铁的伸长率为0.4%0.5%。 钢钢 高分子聚合物高分子聚合物 有些高分子材料的伸长率有些高分子材料的伸长率可高达可高达500%到到600%。高分子。高分子材料的力学性能受温度的影响材料的力学性能受温度的影响很大。很大。 复合材料复合材料各向异性各向异性 试件试件l/d=1-3 低碳钢低碳钢 铸铁铸铁压缩强度极限远高于拉伸强度极限（约为压缩强度极限远高于拉伸强度极限（约为34倍）。断口的方位角约为倍）。断口的方位角约为5560。 混凝土与石料混凝土与石料抗拉强度约为抗压强度的抗拉强度约为抗压强度的1/51/20。 木材木材 木材的横纹抗拉强度很低，顺纹抗拉强度很高，木材的横纹抗拉强度很低，顺纹抗拉强度很高，但受木节等缺陷的影响很大。而顺纹抗压强度但受木节等缺陷的影响很大。而顺纹抗压强度较稳定。较稳定。 作业：作业：外力与内力：外力与内力：1.9应力：应力： 1.2-8变形与应变：变形与应变：1.22材料性质：材料性质： 1.3-4
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