章材料力学基本假设和概念.pptx

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1、主要内容内力；变形；强度、刚度、稳定性 承载能力强度、刚度和稳定性。构件机械或工程结构的每一组成部分。变形体研究对象。4.1 4.1 材料力学的任务材料力学的任务第1页/共31页承载能力承载能力 刚度构件在外力作用下抵抗变形的能力。强度构件在外力作用下抵抗破坏的能力。稳定性构件在外力作用下保持原有平衡形态的能力。材料力学的任务：材料力学的任务：在满足强度、刚度和稳定性的要求下，为设计既经济又安全的构件，提供必要的理论基础和计算方法。第2页/共31页4.2 4.2 材料力学的基本假设材料力学的基本假设1.连续性假设（数学假设）3.各向同性假设（物理学假设）2.均匀性假设（力学假设）组成固体的物质

2、不留空隙地充满了整个固体的体积。固体内各点处具有相同的力学性能。各向同性材料：固体材料内沿各个不同方向的力学性能相同。各向异性材料：固体材料内沿各个不同方向的力学性能不同。第3页/共31页灰口铸铁球墨铸铁球墨铸铁第4页/共31页普通钢材普通钢材优质钢材优质钢材第5页/共31页4.小变形假设（几何假设）1）材料力学范围内可接受和计算的变形2）变形远小于构件的尺寸3）在原始构形和尺寸上进行结构分析。ABCF固体受力后的变形比固体的原始尺寸小得多。第6页/共31页载荷施加在构件上的力，一般指主动力；根据加载形式，载荷可分为：集中载荷集中载荷分布载荷分布载荷根据时间，载荷可分为根据时间，载荷可分为:静

3、载荷静载荷：不随时间变化或缓慢变化：不随时间变化或缓慢变化 ；动载荷动载荷：大小或时间随时间变化。交变载荷、冲击载：大小或时间随时间变化。交变载荷、冲击载荷。荷。4.3 4.3 外力与内力外力与内力表面力表面力体力体力载荷及其分类载荷及其分类1 1、外力、外力载荷与约束力的统称；载荷与约束力的统称；第7页/共31页内力：由于外部载荷作用引起的内力增量，在截面上连续由于外部载荷作用引起的内力增量，在截面上连续分布。分布。2 2 内力、截面法内力、截面法F1FnF3F2第8页/共31页内力的主矢和主矩第9页/共31页截面法:获得内力的常规方法第10页/共31页11 1）切:将元件切为两部分。2）取

4、:选取其中任一部分为研究对象。3）代:使用内力代替另一部分的作用力4）平:使作用在选取部分上的各力平衡，得到内力。截面法可以概括为4个字：第11页/共31页F1F2FiFnF3M1M2问题由同一种材料制成的两个杆。它们受相同的外力作用。F1F2FiFnF3M1M2哪个会先破坏？为什么？工工程程构构件件，大大多多数数情情形形下下，内内力力并并非非均均匀匀分分布布，集集度度的的定定义义不不仅仅准准确确而而且且重重要要，因因 为为“破破 坏坏”或或“失失效效”往往往往从从内内力力集集度最大处开始。度最大处开始。第12页/共31页应力:一点处内力的集度，单位面积上的内力。4.4 4.4 应力的概念应力

5、的概念F1FnF3F2第13页/共31页点M处的平均应力点M的应力p应力的定义 M M DADF第14页/共31页应力p法向分量正应力切向分量剪(切)应力 分解 合成pM(Normal Stress)(Normal Stress)(Shearing Stress)(Shearing Stress)第15页/共31页应力的单位pM s第16页/共31页xyz 一般情形下，应力与相应内力分量关系如下：MyMzFN-=AAzzxxMMy yA A)d d(s s=AAyyxxMMz zA A)d d(s s=AAxxxxF FNNA Ad ds sxxyxzdA第17页/共31页xyz x x xy

6、xy xzxzd dA AMMx xF Fs sy yF Fszsz A A(xzxzdA)dA)y y MMx x +-A A(xyxyd dA A)z z A A xzxzd dA A F FQ Qz z A A xyxyd dA A F FQ Qy y第18页/共31页4.5 4.5 应变应变 xxdxuu+du)(直角改变量bag+=dxduxexxdx第19页/共31页xydxPoint CCDEDEdu正应变(Normal Strain)(Normal Strain)：单位长度的线变形点C处沿x方向：剪(切)应变(Shearing Strain)(Shearing Strain)：

7、单元体s问题：“正应变是单位长度的线变形量”？单元体中直角的改变量，点C处参照x、y的方向：第20页/共31页4.6 4.6 杆件变形的基本形式杆件变形的基本形式1.构件分类杆板壳块第21页/共31页轴线形心横截面杆纵向尺寸远大于横向尺寸的构件。横截面轴线直杆、曲杆等直杆第22页/共31页轴向拉伸轴向压缩2.杆件变形形式和加载特征轴向载荷外力的合力沿杆件的轴线方向作用。FFFF1）拉伸或压缩第23页/共31页F剪切载荷两外力等值、反向、平行并稍错开。F2）剪切第24页/共31页扭转载荷外部力偶矢量平行于轴线MM3）扭转第25页/共31页第26页/共31页弯曲载荷外部力和力偶矢量垂直于轴线。4）弯曲第27页/共31页第28页/共31页复杂载荷复杂载荷5）组合变形第29页/共31页本章完第30页/共31页感谢您的观看！第31页/共31页