【材料力学电子教案配材料力学】第一章 绪论(xin).PPT

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1、(Preface)(Preface)刘鸿文刘鸿文刘鸿文刘鸿文 浙江大学教授。长期从事浙江大学教授。长期从事浙江大学教授。长期从事浙江大学教授。长期从事固体力学教学工作。曾任教育部教材编固体力学教学工作。曾任教育部教材编固体力学教学工作。曾任教育部教材编固体力学教学工作。曾任教育部教材编审委员会委员，国家教委（教育部）工审委员会委员，国家教委（教育部）工审委员会委员，国家教委（教育部）工审委员会委员，国家教委（教育部）工科力学课程教学指导委员会主任委员兼科力学课程教学指导委员会主任委员兼科力学课程教学指导委员会主任委员兼科力学课程教学指导委员会主任委员兼材料力学课程教学指导组组长。材料力学课程教

2、学指导组组长。材料力学课程教学指导组组长。材料力学课程教学指导组组长。著作有著作有著作有著作有:材料力学材料力学材料力学材料力学,高等材料高等材料高等材料高等材料力学力学力学力学,板壳理论板壳理论板壳理论板壳理论,材料力学教程材料力学教程材料力学教程材料力学教程,材料力学实验材料力学实验材料力学实验材料力学实验,简明材料力学简明材料力学简明材料力学简明材料力学等等等等.材料力学材料力学材料力学材料力学第二版于第二版于第二版于第二版于19871987年被评为全国高等学校优秀教材年被评为全国高等学校优秀教材年被评为全国高等学校优秀教材年被评为全国高等学校优秀教材获国优奖获国优奖获国优奖获国优奖.材

3、料力学材料力学材料力学材料力学第三版于第三版于第三版于第三版于19971997年获国家级教学成果一等年获国家级教学成果一等年获国家级教学成果一等年获国家级教学成果一等奖，并获国家科技进步二等奖奖，并获国家科技进步二等奖奖，并获国家科技进步二等奖奖，并获国家科技进步二等奖.(Preface)(Preface)第一章第一章 绪绪 论论 (Preface)1-1 材料力学的任务及研究对象材料力学的任务及研究对象(The tasks and research objects of mechanics of materials)1-2 变形固体的基本假设变形固体的基本假设(The basic assum

4、ptions of deformable body)1-3 力、应力、应变和位移的基本力、应力、应变和位移的基本概念概念 (Basic concepts of force、stress、strain and displacement)1-4 杆件变形的基本形式杆件变形的基本形式(The basic forms of deformation)引言引言(Introduction)(Preface)(Preface)2020世纪以前世纪以前,在力学知识的积累、在力学知识的积累、应用和完善的基础上应用和完善的基础上,逐渐形成和发展逐渐形成和发展起来的蒸汽机、内燃机、铁路、桥梁、起来的蒸汽机、内燃机、铁

5、路、桥梁、舰船、兵器等大型工业推动了近代科舰船、兵器等大型工业推动了近代科学技术和社会的进步学技术和社会的进步.引引 言言(Preface)(Preface)1717世世纪纪前前后后 (Preface)(Preface)(Preface)(Preface)1919世世纪纪初初 (Preface)(Preface)扑翼飞机扑翼飞机扑翼飞机扑翼飞机巨大双翼飞机巨大双翼飞机巨大双翼飞机巨大双翼飞机(Preface)(Preface)滑翔机滑翔机滑翔机滑翔机飞艇飞艇飞艇飞艇(Preface)(Preface)我国祖先的功绩我国祖先的功绩世界上最古老的拱桥世界上最古老的拱桥世界上最古老的拱桥世界上最古老

6、的拱桥跨度跨度跨度跨度37.0237.02米，米，米，米，全长全长全长全长50.8350.83米米米米(Preface)(Preface)塔高塔高塔高塔高65.8665.86米，距米，距米，距米，距今已有近前年历史，今已有近前年历史，今已有近前年历史，今已有近前年历史，虽然历经近前年的虽然历经近前年的虽然历经近前年的虽然历经近前年的风雨侵蚀和多次地风雨侵蚀和多次地风雨侵蚀和多次地风雨侵蚀和多次地震、炮击的重创，震、炮击的重创，震、炮击的重创，震、炮击的重创，至今仍巍然耸至今仍巍然耸至今仍巍然耸至今仍巍然耸.用现代力学的观用现代力学的观用现代力学的观用现代力学的观点看，构件的受力点看，构件的受力

7、点看，构件的受力点看，构件的受力特性都较好。特性都较好。特性都较好。特性都较好。山西应县佛宫寺山西应县佛宫寺山西应县佛宫寺山西应县佛宫寺应县木塔 建于1056年(Preface)(Preface)(Preface)(Preface)2020世纪产生的、诸多高新技术，世纪产生的、诸多高新技术，如高层建筑、大跨度悬索桥、海洋如高层建筑、大跨度悬索桥、海洋平台、精密仪器、机器人、高速列平台、精密仪器、机器人、高速列车以及大型水利工程等许多重要工车以及大型水利工程等许多重要工程更是在力学指导下得以实现，并程更是在力学指导下得以实现，并不断发展完善的。不断发展完善的。(Preface)(Preface)

8、(Preface)(Preface)(Preface)(Preface)(Preface)(Preface)(Preface)(Preface)(Preface)(Preface)(Preface)(Preface)(Preface)(Preface)桥桥桥桥 梁梁梁梁美国金门大桥美国金门大桥美国金门大桥美国金门大桥（悬索桥，（悬索桥，（悬索桥，（悬索桥，12801280米）米）米）米）(Preface)(Preface)澳澳澳澳 门门门门 桥桥桥桥南京长江大桥南京长江大桥南京长江大桥南京长江大桥上海南浦大桥上海南浦大桥(Preface)(Preface)大型水利工程设施大型水利工程设施大型水

9、利工程设施大型水利工程设施(Preface)(Preface)大量中、外力学专家为力学的发展大量中、外力学专家为力学的发展作出了突出的贡献，这里只简单介绍部作出了突出的贡献，这里只简单介绍部分力学专家分力学专家.(Preface)(Preface)达芬奇说达芬奇说：“力学是数学的力学是数学的乐园，因为我们在这里获得乐园，因为我们在这里获得了数学的果实了数学的果实.”.”达芬奇伽伽利利略略伽利略创建了材料力学伽利略创建了材料力学(Preface)(Preface)(Preface)(Preface)(Preface)(Preface)(Preface)(Preface)(Preface)(Pre

10、face)(Preface)(Preface)(Preface)(Preface)(Preface)(Preface)(Preface)(Preface)1-1 材料力学的任务及研究对象材料力学的任务及研究对象 The tasks and research objects of mechanics of materials 一、任务一、任务一、任务一、任务 (task)(task)材料力学是研究构件承载能力的一门学科。材料力学是研究构件承载能力的一门学科。材料力学是研究构件承载能力的一门学科。材料力学是研究构件承载能力的一门学科。承载能力承载能力承载能力承载能力 (carrying(carry

11、ing capacity)capacity)强度强度强度强度（strength)strength)刚度刚度刚度刚度（stiffness)stiffness)稳定性稳定性稳定性稳定性（stability)stability)(Preface)(Preface)1.1.1.1.强度强度强度强度（strengthstrength)构件抵抗破坏的能力构件抵抗破坏的能力构件抵抗破坏的能力构件抵抗破坏的能力(Preface)(Preface)2.2.2.2.刚度刚度刚度刚度 构件抵抗变形的能力构件抵抗变形的能力构件抵抗变形的能力构件抵抗变形的能力.(stiffness):(stiffness):(Pref

12、ace)(Preface)3.3.稳定性稳定性稳定性稳定性（stability):stability):构件保持原有平衡状态的能力构件保持原有平衡状态的能力构件保持原有平衡状态的能力构件保持原有平衡状态的能力 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 在满足强度、刚度、稳定性的要求下，以最经济的代价，在满足强度、刚度、稳定性的要求下，以最经济的代价，在满足强度、刚度、稳定性的要求下，以最经济的代价，在满足强度、刚度、稳定性的要求下，以最经济的代价，为构件确定合理的形状和尺寸，选择适宜的材料，而提供必要为构件确定合理的形状和尺寸，选择适宜的材料，而提供必要为构件确定合理的形状和尺

13、寸，选择适宜的材料，而提供必要为构件确定合理的形状和尺寸，选择适宜的材料，而提供必要的理论基础和计算方法。的理论基础和计算方法。的理论基础和计算方法。的理论基础和计算方法。(Preface)(Preface)二、研究对象二、研究对象二、研究对象二、研究对象(research objects)research objects)1.1.1.1.构件构件构件构件(element)element)2.2.2.2.构件的分类构件的分类构件的分类构件的分类(classification of elements)classification of elements)板板板板(plate)(plate)壳壳壳

14、壳(shell)(shell)块体块体块体块体(body)(body)(bar)(Preface)(Preface)材料力学以材料力学以材料力学以材料力学以“梁、杆梁、杆梁、杆梁、杆”为主要研究对象为主要研究对象为主要研究对象为主要研究对象（the main research the main research objective in mechanics of materials include axially-loaded bars,objective in mechanics of materials include axially-loaded bars,shafts,beams,an

15、d columns)shafts,beams,and columns)(Preface)(Preface)工程中多为梁、杆结构工程中多为梁、杆结构工程中多为梁、杆结构工程中多为梁、杆结构(Preface)(Preface)1-2 变形固体的基本假设变形固体的基本假设(The basic assumptions of deformable body)一、连续性假设一、连续性假设一、连续性假设一、连续性假设 (continuity assumption)(continuity assumption)物质密实地充满物体所在空间，毫无空隙。物质密实地充满物体所在空间，毫无空隙。物质密实地充满物体所在空

16、间，毫无空隙。物质密实地充满物体所在空间，毫无空隙。二、均匀性假设二、均匀性假设二、均匀性假设二、均匀性假设（homogenization assumption)homogenization assumption)物体内，各处的力学性质完全相同。物体内，各处的力学性质完全相同。物体内，各处的力学性质完全相同。物体内，各处的力学性质完全相同。三、各向同性假设三、各向同性假设三、各向同性假设三、各向同性假设（isotropy assumption)isotropy assumption)组成物体的材料沿各方向的力学性质完全相同。组成物体的材料沿各方向的力学性质完全相同。组成物体的材料沿各方向的力学

17、性质完全相同。组成物体的材料沿各方向的力学性质完全相同。四、小变形假设四、小变形假设四、小变形假设四、小变形假设（neglecting deformation assumption)neglecting deformation assumption)材料力学所研究的构件在载荷作用下的变形与原始尺寸材料力学所研究的构件在载荷作用下的变形与原始尺寸材料力学所研究的构件在载荷作用下的变形与原始尺寸材料力学所研究的构件在载荷作用下的变形与原始尺寸相比甚小，故对构件进行受力分析时可忽略其变形。相比甚小，故对构件进行受力分析时可忽略其变形。相比甚小，故对构件进行受力分析时可忽略其变形。相比甚小，故对构件进

18、行受力分析时可忽略其变形。(Preface)(Preface)一、外力一、外力一、外力一、外力（external force)external force)1.1.按作用方式分按作用方式分按作用方式分按作用方式分体积力体积力体积力体积力 （body force)body force)表面力表面力表面力表面力(surface force(surface force)集中力集中力集中力集中力(concentrated(concentrated force)force)分布力分布力分布力分布力(distributed(distributed force)force)2.2.按随时间变化分按随时间变化

19、分按随时间变化分按随时间变化分静载荷静载荷静载荷静载荷（static load)static load)动载荷动载荷动载荷动载荷 (dynamic load)(dynamic load)交变载荷交变载荷交变载荷交变载荷（alternate load)alternate load)冲击载荷冲击载荷冲击载荷冲击载荷（impact load)impact load)1-3 力、应力、应变和位移的基本概念力、应力、应变和位移的基本概念(Basic concepts of force,stress,strain,and displacement)(Preface)(Preface)1 1 1 1.定义：

20、定义：定义：定义：指由外力作用所引起的、物体内相邻部分之间指由外力作用所引起的、物体内相邻部分之间指由外力作用所引起的、物体内相邻部分之间指由外力作用所引起的、物体内相邻部分之间相互作用力相互作用力相互作用力相互作用力（附加内力）。附加内力）。附加内力）。附加内力）。二、内力二、内力二、内力二、内力（internal force)internal force)(Preface)(Preface)mm2.2.内力的求法内力的求法内力的求法内力的求法 截面法截面法截面法截面法 (method of sections)(method of sections)步骤步骤步骤步骤 (procedures

21、for analysis)(procedures for analysis)截开截开截开截开 在所求内力的截面处，假想在所求内力的截面处，假想在所求内力的截面处，假想在所求内力的截面处，假想地用截面将杆件一分为二地用截面将杆件一分为二地用截面将杆件一分为二地用截面将杆件一分为二.(Preface)(Preface)mmmmmm代替代替代替代替 任取一部分，其弃去部分对留下部分的作用，用作用在截任取一部分，其弃去部分对留下部分的作用，用作用在截任取一部分，其弃去部分对留下部分的作用，用作用在截任取一部分，其弃去部分对留下部分的作用，用作用在截面上相应的内力（力或力偶）代替面上相应的内力（力或力偶

22、）代替面上相应的内力（力或力偶）代替面上相应的内力（力或力偶）代替.(Preface)(Preface)平衡平衡平衡平衡 对留下的部分建立平衡方程，根据其上的已知外力来计算杆对留下的部分建立平衡方程，根据其上的已知外力来计算杆对留下的部分建立平衡方程，根据其上的已知外力来计算杆对留下的部分建立平衡方程，根据其上的已知外力来计算杆在截开面上的未知内力（此时截开面上的内力对所留部分而言是在截开面上的未知内力（此时截开面上的内力对所留部分而言是在截开面上的未知内力（此时截开面上的内力对所留部分而言是在截开面上的未知内力（此时截开面上的内力对所留部分而言是外力）外力）外力）外力）.mmmmmm(Pre

23、face)(Preface)三、应力三、应力三、应力三、应力（Stress)Stress)1.1.1.1.定义定义定义定义 (Definition)(Definition)：由外力引起的内力的集度由外力引起的内力的集度由外力引起的内力的集度由外力引起的内力的集度 F F AM 2.2.2.2.应力应力应力应力(Stress)(Stress)平均应力平均应力平均应力平均应力全应力（总应力）全应力（总应力）全应力（总应力）全应力（总应力）(Preface)(Preface)全应力分解为全应力分解为全应力分解为全应力分解为p M 垂直于截面的应力称为垂直于截面的应力称为垂直于截面的应力称为垂直于截面

24、的应力称为“正应力正应力正应力正应力”(The stress acting normal to(The stress acting normal to section is called the Normal Stress)section is called the Normal Stress)位于截面内的应力称为位于截面内的应力称为位于截面内的应力称为位于截面内的应力称为“切切切切应力应力应力应力”(The stress acting tangent to(The stress acting tangent to section is called the Shear Stress)sect

25、ion is called the Shear Stress)(Preface)(Preface)四四四四 、变形和位移、变形和位移、变形和位移、变形和位移（deformation and displacement)deformation and displacement)1.1.1.1.变形变形变形变形（deformationdeformation）在外力作用下物体形状和尺寸发生改变在外力作用下物体形状和尺寸发生改变在外力作用下物体形状和尺寸发生改变在外力作用下物体形状和尺寸发生改变2.2.2.2.位移位移位移位移（displacementdisplacement）变形前后物体内一点位置的变

26、化变形前后物体内一点位置的变化变形前后物体内一点位置的变化变形前后物体内一点位置的变化3.3.3.3.应变应变应变应变（strain)strain)度量构件一点处的变形程度度量构件一点处的变形程度度量构件一点处的变形程度度量构件一点处的变形程度 平均线应变平均线应变平均线应变平均线应变（mean normal strain)mean normal strain)(Preface)(Preface)角角角角应变应变应变应变（shearing strain)shearing strain)线应变线应变线应变线应变 (normal strain)(normal strain)CODCD(Prefac

27、e)(Preface)(a)(a)轴向拉伸轴向拉伸轴向拉伸轴向拉伸(b)(b)(axial tension)(axial tension)(b)(b)轴向压缩轴向压缩轴向压缩轴向压缩 (axial compression)(axial compression)1.1.1.1.轴向拉伸和压缩轴向拉伸和压缩轴向拉伸和压缩轴向拉伸和压缩(axial tension and compression)(axial tension and compression)1-4 1-4 杆件变形的基本形式杆件变形的基本形式 (The basic forms of deformation)FFFF(Preface)

28、(Preface)2.2.2.2.剪切剪切剪切剪切(shear)(shear)F/2F/2F3.3.3.3.扭转扭转扭转扭转(torsion)(torsion)4.4.弯曲弯曲弯曲弯曲 (bending)(bending)MeMe MM(Preface)(Preface)材料力学是一门很重要的技术基础课，它与机械、土建、航材料力学是一门很重要的技术基础课，它与机械、土建、航材料力学是一门很重要的技术基础课，它与机械、土建、航材料力学是一门很重要的技术基础课，它与机械、土建、航空、交通水利等工程密切相关，他在基础课和专业课之间起着空、交通水利等工程密切相关，他在基础课和专业课之间起着空、交通水利等工程密切相关，他在基础课和专业课之间起着空、交通水利等工程密切相关，他在基础课和专业课之间起着桥桥桥桥梁梁梁梁作用作用作用作用.(Preface)(Preface)数学数学物理学物理学理论力学理论力学其他其他入门入门材料力学材料力学土土木木工工程程材材料料土土木木工工程程结结构构结结构构力力学学弹弹性性力力学学机机械械零零件件机机械械原原理理其其他他