4项目四材料力学基本知识

1项目四材料力学基本知识工程力学项目四材料力学基本知识2项目四材料力学基本知识课题4.1材料力学的任务课题4.2变形固体的基本假设课题4.3内力、截面法和应力概念课题4.4杆件变形的基本形式工程力学项目四材料力学基本知识3课题4.1材料力学的任务一、构件的承载能力构件的承载能力通常由以下三个方面来衡量：1、强度要求2、刚度要求3、稳定性要求工程力学项目四材料力学基本知识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——荷载作用下构件不断裂，荷载去除后构件不产生过大的永久变形(塑性变形)FF(a)FF钢筋(b)二、材料力学的任务工程力学项目四材料力学基本知识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破坏。工程力学项目四材料力学基本知识6荷载未作用时塑形变形示例荷载作用下F荷载去除后工程力学项目四材料力学基本知识7塑形变形示例工程力学项目四材料力学基本知识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荷载作用下F工程力学项目四材料力学基本知识9弹性变形示例工程力学项目四材料力学基本知识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。理想中心压杆工程力学项目四材料力学基本知识11理想中心压杆工程力学项目四材料力学基本知识12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工程力学项目四材料力学基本知识13材料力学与生产实践的关系赵州桥(石拱桥)595-605年建，充分利用石料的抗压缩强度好的特性。安澜竹索桥(宋代建)(1964年改为钢缆承托的索桥)充分利用竹材的抗拉伸强度好的特性。工程力学项目四材料力学基本知识14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——胡克定律工程力学项目四材料力学基本知识15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工程力学项目四材料力学基本知识16课题4.2变形固体的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：工程力学项目四材料力学基本知识17Ⅱ.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。工程力学项目四材料力学基本知识18课题4.3内力、截面法和应力概念一、内力材料力学的研究对象是构件，对于所取的研究对象来说，周围的其他物体作用于其上的力均为外力，这些外力包括荷载、约束力、重力等。按照外力作用方式的不同，外力又可分为分布力和集中力。工程力学项目四材料力学基本知识19二、截面法将杆件用截面假想地切开以显示内力，并由平衡条件建立内力和外力的关系确定内力的方法，称为截面法。综上所述，截面法可归纳为以下三个步骤：1、假想截开在需求内力的截面处，假想用一截面把构件截成两部分。2、任意留取任取一部分为究研对象，将弃去部分对留下部分的作用以截面上的内力N来代替。3、平衡求力对留下部分建立平衡方程，求解内力。工程力学项目四材料力学基本知识20三、应力全应力P的方向即ΔF的方向。通常将应力分解成垂直于截面的法向分量σ和相切于截面的切向分量τ,其中σ称正应力，τ称为切应力。工程力学项目四材料力学基本知识21课题4.4杆件变形的基本形式Ⅰ.轴向拉伸或轴向压缩木压杆工程力学项目四材料力学基本知识22直杆曲杆主要几何因素：横截面、轴线等截面杆和变截面杆工程力学项目四材料力学基本知识23Ⅱ.剪切工程力学项目四材料力学基本知识24剪切变形工程力学项目四材料力学基本知识25Ⅲ.扭转工程力学项目四材料力学基本知识26扭转变形工程力学项目四材料力学基本知识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。车轴的外伸部分既受弯又受剪——横力弯曲工程力学项目四材料力学基本知识28弯曲变形工程力学项目四材料力学基本知识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)工程力学项目四材料力学基本知识30工程力学项目四材料力学基本知识31小结本章介绍了材料力学的研究对象和任务。一、构件的承载能力包括强度、刚度和稳定性。1、强度：构件抵抗破坏（断裂或产生显著塑性变形）的能力称为强度。2、刚度：构件抵抗变形的能力称为刚度。3、稳定性：构件保持原有平衡形式的能力称为稳定性。二、变形固体是理想化的力学模型，几个基本假设是材料力学研究的基础。1、连续性假设2、均匀性假设3、各向同性假设4、小变形假设三、内力、截面法和应力概念1、内力：是指因外力作用使构件发生变形时，构件的各质点间的相对位置改变而引起的“附加内力”，即分子结合力的改变量。2、截面法求解应力是材料力学的一个基本方法。3、应力：内力在截面上的分布集中程度称为应力。四、杆件变形的基本形式1、拉伸或压缩2、剪切3、扭转4、弯曲