1材料力学(I)第一章_孙训方

材料力学Ⅰ电子教案1第一章绪论及基本概念§1-1材料力学的任务§1-2材料力学与生产实践的关系§1-3可变形固体的性质及其基本假设§1-4杆件的几何特性§1-5杆件变形的基本形式材料力学Ⅰ电子教案2§1-1材料力学的任务结构物和机械由构件组成。第一章绪论及基本概念材料力学Ⅰ电子教案3第一章绪论及基本概念结构物实例材料力学Ⅰ电子教案4对构件在荷载作用下正常工作的要求Ⅰ.具有足够的强度——荷载作用下不断裂，荷载去除后不产生过大的永久变形(塑性变形)第一章绪论及基本概念FFaFF钢筋b材料力学Ⅰ电子教案5美国的Tacoma老桥于1940年11月7日因风力引起的振动而产生断裂第一章绪论及基本概念材料力学Ⅰ电子教案6荷载未作用时塑形变形示例第一章绪论及基本概念荷载作用下F荷载去除后材料力学Ⅰ电子教案7塑形变形示例第一章绪论及基本概念材料力学Ⅰ电子教案8Ⅱ.具有足够的刚度——荷载作用下的弹性变形不超过工程允许范围。荷载未作用时荷载去除后第一章绪论及基本概念荷载作用下F材料力学Ⅰ电子教案9第一章绪论及基本概念弹性变形示例材料力学Ⅰ电子教案10Ⅲ.满足稳定性要求——对于理想中心压杆是指荷载作用下杆件能保持原有形态的平衡。偏心受压直杆第一章绪论及基本概念材料力学Ⅰ电子教案11理想中心压杆第一章绪论及基本概念材料力学Ⅰ电子教案12第一章绪论及基本概念理想中心压杆材料力学Ⅰ电子教案13在满足上述强度、刚度和稳定性要求的同时，须尽可能合理选用材料和降低材料消耗量，以节约投资。材料力学包含的两个方面理论分析实验研究测定材料的力学性能；解决某些不能全靠理论分析的问题——第一章绪论及基本概念材料力学Ⅰ电子教案14§1-2材料力学与生产实践的关系赵州桥(石拱桥)595-605年建，充分利用石料的压缩强度安澜竹索桥(宋代建)(1964年改为钢缆承托的索桥)充分利用竹材的拉伸强度第一章绪论及基本概念材料力学Ⅰ电子教案15通过实验建立理论的初期伽利略(G.Galileo)1638年提出计算梁强度的公式(但结论不正确)胡克(R.Hooke)1678年发表根据实验得出的物理定律——胡克定律第一章绪论及基本概念材料力学Ⅰ电子教案16材料力学是随生产的发展而建立的关于强度、刚度和稳定性计算的理论。生产实践科学实验材料力学第一章绪论及基本概念材料力学Ⅰ电子教案17§1-3可变形固体的性质及其基本假设材料在荷载作用下都会产生变形——尺寸改变和形状改变——可变形固体。对可变形固体的基本假设：Ⅰ.连续性假设——无空隙、密实连续。(1)从受力构件内任意取出的体积单元内均不含空隙；(2)变形必须满足几何相容条件，变形后的固体内既无“空隙”，亦不产生“挤入”现象。据此：第一章绪论及基本概念材料力学Ⅰ电子教案18Ⅱ.均匀性假设——各点处材料的力学性能相同。对常用工程材料，尚有各向同性假设。Ⅲ.小变形假设——构件在承受荷载作用时，其变形与构件的原始尺寸相比甚小，甚至可以略去不计。第一章绪论及基本概念材料力学Ⅰ电子教案19§1-4杆件的几何特性直杆曲杆主要几何因素：横截面、轴线第一章绪论及基本概念材料力学Ⅰ电子教案20日本岩大桥雨蓬梁板等截面杆和变截面杆材料力学Ⅰ电子教案21§1-5杆件变形的基本形式Ⅰ.轴向拉伸或轴向压缩第一章绪论及基本概念材料力学Ⅰ电子教案22Ⅱ.剪切第一章绪论及基本概念材料力学Ⅰ电子教案23剪切变形材料力学Ⅰ电子教案24Ⅲ.扭转第一章绪论及基本概念材料力学Ⅰ电子教案25材料力学Ⅰ电子教案26第一章绪论及基本概念扭转变形材料力学Ⅰ电子教案27Ⅳ.弯曲F1=F2时(从而亦有FA=FB)车轴的AB部分不受剪切——纯弯曲。而车轴的外伸部分既受弯又受剪——横力弯曲第一章绪论及基本概念材料力学Ⅰ电子教案28第一章绪论及基本概念弯曲变形材料力学Ⅰ电子教案29工程中常用构件在荷载作用下，大多为几种基本变形形式的组合——组合变形。烟囱(压缩+横力弯曲)齿轮传动轴(扭转+水平面内横力弯曲+竖直面内横力弯曲)厂房吊车立柱(压缩+纯弯曲)第一章完第一章绪论及基本概念材料力学Ⅰ电子教案30赵州桥世界上现存最早、跨度最大的空腹式单孔圆弧拱石桥。位于中国河北省赵县，跨洨水。原名安济桥，俗称大石桥。隋开皇十五年至大业元年(595－605年)由匠人李春修建。净跨37.02m，矢高7.23m，桥面宽9m。拱由28券(窄拱)并列组成。大拱券上两端各建有两个小拱(净跨分别为2.85m和3.81m)，以减轻桥身自重和增大泄洪面积。由于桥位良好、基底应力适宜，千余年来虽经多次洪水和地震，桥身基本完好。该桥构思精巧，造型稳重，是世界桥梁史上的杰作。1961年定为中国全国重点文物保护单位。第一章绪论及基本概念材料力学Ⅰ电子教案31安澜索桥安澜索桥是国家重点文物保护单位，相传始建于李冰建都江堰的战国末期，宋代时重建。历史上这座桥曾毁坏过几次，当时的政府均马上加以重修。这座桥原为一座竹索桥，现已改建成钢索桥，只是表面进行了仿竹木处理。全桥有九墩八孔，长340m,宽1.4m，高13m。第一章绪论及基本概念材料力学Ⅰ电子教案32胡克（HookeRobert,1635－1703年)胡克1635年出生于英格兰怀特岛清水村,1653年到牛津大学作工读生。1655年成为玻意耳的助手，由于他的实验才能，1662年被任命为皇家学会的实验主持人，1663年获硕士学位，同年被选为皇家学会正式会员，又兼任了学会陈列室管理员和图书管理员。1665年任格雷姆学院几何学教授，1667－1683年任学会秘书并负责出版会刊。1703年在伦敦逝世。17世纪英国优秀的物理学家和天文学家。他的成就是多方面的。在光学和引力研究方面仅次于牛顿，而作为科学仪器的发明者和设计者，在当时是无与伦比的。第一章绪论及基本概念材料力学Ⅰ电子教案331665年，胡克提出了光的波动学说，将光振动的传播同水波的传播相比较。1672年，他进一步指出，光振动可以垂直于光传播的方向，他还研究了云母片的颜色，确认光现象随着云母片厚度的变化而变化。胡克根据弹簧实验的结果，于1678年得出了胡克定律，即在比例极限内，弹性物体的应力与应变成正比。1674年，胡克根据修正的惯性原理，以及离开太阳的离心力同向着太阳的吸引力之间的平衡，提出了行星运动的理论。胡克的主要著作有《显微检测法》、《哲学实验与观察》等。第一章绪论及基本概念材料力学Ⅰ电子教案34伽利略（GalileoGalilei,1564－1642年)意大利物理学家、天文学家。生于意大利北部佛罗伦萨一个贵族的家庭。1581年入比萨大学学医。主张研究自然界必须进行系统的观察和实验，是近代实验科学与机械唯物主义的奠基者之一。通过实验，推翻了向来奉为权威的亚里士多德关于“物体下落的速度和重量成比例”的学说。还发现物体的惯性定律、摆振动的等时性、抛体运行定律，并确定了伽利略相对性原理，因而被认为是经典力学和实验物理的先驱。第一章绪论及基本概念材料力学Ⅰ电子教案351632年发表《关于两种世界体系对话》，反对托勒密的地心体系，次年遭到罗马教廷异端裁判所判罪判刑。此后他完成了《两种新科学的对话》。他主张：自然之书以数学特征写成。第一章绪论及基本概念