材料力学 基本概念篇.ppt

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1、学习要求学习要求：1.1.了解强度、刚度、稳定性的概念；了解强度、刚度、稳定性的概念；2.2.了解材料力学的基本假设及了解材料力学的基本假设及杆件变形的杆件变形的基本形式。基本形式。1515.1.1 材料力学的任务材料力学的任务材材料料力力学学的的任任务务：以以以以理理理理论论论论力力力力学学学学的的的的静静静静力力力力学学学学为为为为基基基基础础础础，研研研研究究究究构构构构件件件件的的的的受受受受力力力力情情情情况况况况和和和和变变变变形形形形情情情情况况况况。使使使使构构构构件件件件在在在在满满满满足足足足强强强强度度度度、刚刚刚刚度度度度和和和和稳稳稳稳定定定定性性性性的的的的要要要要

2、求求求求下下下下，以以以以最最最最经经经经济济济济为为为为前前前前提提提提，为为为为了了了了确确确确定定定定构构构构件件件件的的的的合合合合理理理理形形形形状状状状和和和和尺尺尺尺寸寸寸寸，选选选选择择择择适适适适宜宜宜宜的的的的材材材材料料料料，并并并并且且且且为为为为构构构构件件件件的的的的设设设设计计计计提提提提供供供供必必必必要要要要的的的的理理理理论论论论基基基基础础础础和和和和实实实实用的用的用的用的计算方法计算方法计算方法计算方法。强强强强 度度度度：为了保证工程构件在使用过程中不会遭到为了保证工程构件在使用过程中不会遭到为了保证工程构件在使用过程中不会遭到为了保证工程构件在使用

3、过程中不会遭到破破破破坏坏坏坏，构件必须具有足够的抵抗构件必须具有足够的抵抗构件必须具有足够的抵抗构件必须具有足够的抵抗破坏破坏破坏破坏的能力的能力的能力的能力。刚刚刚刚 度度度度：工程构件在使用过程中不仅要具有足够的强工程构件在使用过程中不仅要具有足够的强工程构件在使用过程中不仅要具有足够的强工程构件在使用过程中不仅要具有足够的强度，而且不能产生过大的度，而且不能产生过大的度，而且不能产生过大的度，而且不能产生过大的变形变形变形变形，即，即，即，即构件必须具有足够的抵构件必须具有足够的抵构件必须具有足够的抵构件必须具有足够的抵抗抗抗抗变形变形变形变形的能力的能力的能力的能力。稳稳稳稳 定定定

4、定 性性性性：工程构件不仅要具有足够的强度和刚度，还工程构件不仅要具有足够的强度和刚度，还工程构件不仅要具有足够的强度和刚度，还工程构件不仅要具有足够的强度和刚度，还应该在长时间的载荷作用下应该在长时间的载荷作用下应该在长时间的载荷作用下应该在长时间的载荷作用下保持其原有的平衡形态保持其原有的平衡形态保持其原有的平衡形态保持其原有的平衡形态，即，即，即，即构构构构件必须具有足够的件必须具有足够的件必须具有足够的件必须具有足够的保持原有平衡形态保持原有平衡形态保持原有平衡形态保持原有平衡形态的能力的能力的能力的能力。强度、刚度、稳定性强度、刚度、稳定性的概念的概念1515.2 2 变形固体的基本

5、假设变形固体的基本假设变形固体：变形固体：变形固体：变形固体：在外力作用下发生变形的固体称之。在材料力在外力作用下发生变形的固体称之。在材料力在外力作用下发生变形的固体称之。在材料力在外力作用下发生变形的固体称之。在材料力学中，各种构件均由固体材料制成的，所以材料力学中的学中，各种构件均由固体材料制成的，所以材料力学中的学中，各种构件均由固体材料制成的，所以材料力学中的学中，各种构件均由固体材料制成的，所以材料力学中的构构构构件基本上都属于变形固体件基本上都属于变形固体件基本上都属于变形固体件基本上都属于变形固体。变形固体的性质是多方面的，为了简化计算，常常对变变形固体的性质是多方面的，为了简

6、化计算，常常对变变形固体的性质是多方面的，为了简化计算，常常对变变形固体的性质是多方面的，为了简化计算，常常对变形固体的主要性质作出如下形固体的主要性质作出如下形固体的主要性质作出如下形固体的主要性质作出如下4 4 4 4个个个个基本假设基本假设基本假设基本假设：1 1 1 1）连续性假设：）连续性假设：）连续性假设：）连续性假设：认为认为认为认为组成固体的物质毫无空隙地充满了固组成固体的物质毫无空隙地充满了固组成固体的物质毫无空隙地充满了固组成固体的物质毫无空隙地充满了固体的整个几何空间。体的整个几何空间。体的整个几何空间。体的整个几何空间。根据这一假设，我们可以用数学中连续根据这一假设，我

7、们可以用数学中连续根据这一假设，我们可以用数学中连续根据这一假设，我们可以用数学中连续函数的概念来分析固体内的有关力学量函数的概念来分析固体内的有关力学量函数的概念来分析固体内的有关力学量函数的概念来分析固体内的有关力学量。2 2 2 2）均匀性假设：）均匀性假设：）均匀性假设：）均匀性假设：认为认为认为认为固体内固体内固体内固体内各点处的力学性质各点处的力学性质各点处的力学性质各点处的力学性质是完全是完全是完全是完全相同的相同的相同的相同的。根据这一假设，可以从物体种取出任何微小部分根据这一假设，可以从物体种取出任何微小部分根据这一假设，可以从物体种取出任何微小部分根据这一假设，可以从物体种

8、取出任何微小部分进行研究，并将所得结论应用于整个物体进行研究，并将所得结论应用于整个物体进行研究，并将所得结论应用于整个物体进行研究，并将所得结论应用于整个物体。3 3 3 3）各向同性假设：）各向同性假设：）各向同性假设：）各向同性假设：认为认为认为认为固体内固体内固体内固体内任一点处沿各个不同方向任一点处沿各个不同方向任一点处沿各个不同方向任一点处沿各个不同方向的力学性质是完全相同的。的力学性质是完全相同的。的力学性质是完全相同的。的力学性质是完全相同的。这一假设，简化了力与变形的这一假设，简化了力与变形的这一假设，简化了力与变形的这一假设，简化了力与变形的规律，有利于分析和计算规律，有利

9、于分析和计算规律，有利于分析和计算规律，有利于分析和计算。4 4 4 4）小变形假设：）小变形假设：）小变形假设：）小变形假设：在外力作用下，在外力作用下，在外力作用下，在外力作用下，构件因变形而引起的位移远远小构件因变形而引起的位移远远小构件因变形而引起的位移远远小构件因变形而引起的位移远远小于构件的原始尺寸。于构件的原始尺寸。于构件的原始尺寸。于构件的原始尺寸。这一假设大这一假设大这一假设大这一假设大大简化了小变形构件的分析和计大简化了小变形构件的分析和计大简化了小变形构件的分析和计大简化了小变形构件的分析和计算过程，并可以对其使用静力学的平衡方程算过程，并可以对其使用静力学的平衡方程算过

10、程，并可以对其使用静力学的平衡方程算过程，并可以对其使用静力学的平衡方程。F FF FA AC CB B内力：内力：内力：内力：当物体受到外力作用而变形时，内部质点之当物体受到外力作用而变形时，内部质点之当物体受到外力作用而变形时，内部质点之当物体受到外力作用而变形时，内部质点之间的相对距离发生改变，从而引起内力的改间的相对距离发生改变，从而引起内力的改间的相对距离发生改变，从而引起内力的改间的相对距离发生改变，从而引起内力的改变，这种变，这种变，这种变，这种改变量改变量改变量改变量称为称为称为称为附加内力附加内力附加内力附加内力，简称，简称，简称，简称内力内力内力内力。计算方法：计算方法：计

11、算方法：计算方法：截面法截面法截面法截面法（概括为概括为概括为概括为截截截截、取取取取、代代代代、平平平平）。）。）。）。物体物体内力的概念内力的概念及其及其计算计算应力：应力：应力：应力：构件某截面单位面积上构件某截面单位面积上构件某截面单位面积上构件某截面单位面积上内力内力内力内力分布的强弱程度分布的强弱程度分布的强弱程度分布的强弱程度。应力的国际单位为应力的国际单位为应力的国际单位为应力的国际单位为PaPa（帕斯卡）（帕斯卡）（帕斯卡）（帕斯卡）1N/m1N/m2 2=1Pa=1Pa；1MPa=101MPa=106 6PaPa；1GPa=101GPa=109 9PaPa。应力应力应力应力

12、P P是一个是一个是一个是一个矢量矢量矢量矢量，一般与截面既，一般与截面既，一般与截面既，一般与截面既不垂直不垂直不垂直不垂直也也也也不相切不相切不相切不相切：垂直垂直垂直垂直于截面的分量于截面的分量于截面的分量于截面的分量 正应力正应力正应力正应力 相切相切相切相切于截面的分量于截面的分量于截面的分量于截面的分量 切应力切应力切应力切应力C CC C应力的概念应力的概念及其及其计算计算1515.3 3 杆件变形的基本形式杆件变形的基本形式1 1 1 1、轴向拉伸与压缩、轴向拉伸与压缩、轴向拉伸与压缩、轴向拉伸与压缩B BC CA AB BC C2 2 2 2、剪切、剪切、剪切、剪切3.3.3.3.扭转扭转扭转扭转4.4.4.4.弯曲弯曲弯曲弯曲（总述总述 ）