北大材料力学课件ch0材力绪论.

合集下载

材料力学绪论课件

材料力学绪论课件
Page1
(烏克蘭)鐵摩辛柯像
建立“鐵摩辛柯梁”模型 研究了圓孔附近的應力集 中問題,梁板的彎曲振動 問題,薄壁杆件扭轉問題, 彈性系統穩定性問題等
出版了大量力學教材:
《材料力學》, 《高等材料 力學》, 《結構力學》,
《板殼理論》等20多部
Page1
材料力學在現代的發展
19~20世紀,高速車輛、飛機、鐵路橋梁等的出現, 減輕自重問題突出,薄壁件、細長件大量採用,大大 推動了材料力學的發展; 超高強度材料和焊接結構的廣泛使用,促進了對低應 力脆斷和疲勞問題的研究 20世紀,各種新型材料(複合材料、高分子材料等) 廣泛應用,實驗水準、計算方法不斷提高;
毀壞的高壓電線塔
Page1
碼頭吊塔
Page1
單梁式導彈翼面 1-輔助梁;2-翼肋;3-桁條;4-蒙皮;5-副翼;6-後牆; 7-翼梁;8-主接頭;9-輔助接頭
Page1
➢ 材料力學的基本假設 材料力學研究材料的宏觀力學行為 材料力學主要研究鋼材等金屬材料
關於材料的基本假設: 連續性假設:認為材料無空隙地充滿於整個構件。
為減少每一克重量而奮鬥!
對於戰鬥機,結構重量一般占到 總重量的30%左右
Page1
➢ 材料力學的研究對象
體(body)
板(plate)
杆(bar/rod)
☺ 材力的主要研究對象是杆,以及由杆組成的簡單杆系,
同時也研究一些形狀與受力均比較簡單的板與殼。
Page1
吊車
Page1
地鐵車站
Page1
高壓電線塔
FSy
FN FSz
Mx
Mz
Mz
例:均質杆,考
截面法求內力的步驟:
慮自重,密度為,

材料力学_:绪论_

材料力学_:绪论_

线应变—单位长度的变形的极限。 ②角应变
lim( COD)
2 OC0
OD0
单位:辅助量纲—弧度
B
A x s
A x B
角应变--就是直角改变量
D D′
dy
O
C′dx C§1-4 内力、 Nhomakorabea面法和应力
一、内力
1.定义: 指由外力作用所引起的、物体内相邻部分之间 相互作用力(附加内力)。
2. 内力的求法 —— 截面法 步骤
① 截开
在所求内力的截面处,假想
m
地用截面将杆件一分为二.
m
m m
m
m m
m
②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
面上相应的内力(力或力偶)代替.
m m
m m
③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
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).
截面法实例:
F
1) 截开:
2)代替: F
3)平衡:
1
m
2
m
1 m FN
m
FN m 2
m
F
a)
x b)
F c)
FN-P=0,
FN=P
二、应力
1.定义 :由外力引起的内力的集度
2. 应力
①平均应力
pm
= ΔF ΔA
F
M
②全应力(总应力)
A
p lim ΔF dF ΔA0 ΔA dA
③全应力分解为
位移
有约束时:由变形引起 无约束时:含刚体位移
②角位移:某一线段或 平面在改变位置中所 旋转的角度,图中角θ。

北大材料力学课件ch0材力绪论

北大材料力学课件ch0材力绪论
*本假设 (Deformable Solids and their Basic Hypotheses)
连续-----是指材料在结构上是密实的、无间隙的。变形前和变形后物体均充满连续介质。因此物体内各力学量如应力、应变和位移都是坐标的连续函数。 均质-----是指变形固体内部各点处的力学性质完全相同。即材料的力学性质与坐标位置无关。 最基本的材料性质模型是连续均质介质模型。
1—3. 可变形固体的性质及其基本假设 (Deformable Solids and their Basic Hypotheses)
因为无数微结构性质的统计平均值是稳定的。于是把这种物体简化成连续均匀、各向同性体是合理的。(如金属陶瓷、塑料和拌合均匀的混凝土材料。有些材料的微观构造为有序排列,如轧制钢板、顺纹木材或竹材,其宏观性质是正交各向异性的。而冷扭钢丝、纤维杂乱的木材是各向异性材料的实例。
*
*
第一章 绪论及基本概念(Ch1.Introduction) 1—1. 材料力学的任务(Basic Task of Mechanics of Materials) 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(Deformable Solids and their Basic Hypotheses) 1—4. 材料力学主要研究对象(杆件)的几何特征
*
*
§1—3. 可变形固体的性质及其基本假设 (Deformable Solids and their Basic Hypotheses)
上述材料性质模型的合理性是从宏观角度来说的。由物质结构理论知道,从微观看,材料是不连续、不均匀和各向异性的。当宏观研究部分的尺寸较微观结构尺寸大得多,且无数微观结构杂乱无章排列时,这种微观上的不连续、不均匀和各向异性对宏观影响就是次要因素了。

《材料力学绪论》PPT课件

《材料力学绪论》PPT课件




工 作


问 题
摇 摆 幅



h
5
h
h
§1.3 外力及其分类
基本概念: 当取某一构件研究时, 重力及周围的物体或约束对它的力便是外 力, ( 如果为运动的构件, 其上的惯性力也是外力)
根据不同的研究视角, 外力可作如下的分类:
面力
分布力( 风压力, 分布载荷等.) 集中力( 约束反力, 集中载荷等.)
h
Me
17
作业: 1.4 , 1.5 , 1.6 .
h
18
h
1
第一章 绪论
§ 1.1 材料力学的任务
为保证工程结构或机械的正常工作, 构件应有足够的能力担负起应当承受的载
荷. 为此, 受力的构件应满足: 强度 , 刚度 , 稳定性 .
强 度 问 题
篮球框折断
h
2
强度问题
容器的破裂问题
h
3
刚度问题
钻床在工作中立柱弯曲 变形, 影响钻孔的精度
h
4



dy
M N0 2
M L0
h
小的.
14
例1. 两边固定的薄板, 变形后ab, ad 保持为直线, a点沿垂直向下移动了0.025mm. 求: ab边的平均应变, ab, ad 两边的夹角的变化.
250
200
d
解:ab边的平均应变为
b
ma aab 02 .0020 1 5.2 510 4
ab, ad两边的交角变化为
L
L
v
y N
M x N M
u
此介质区域内的平均应变:

【材料力学】绪论

【材料力学】绪论

β
dy
dx
3、应变与应力的对应关系 正应力引起线应变,剪应力引起剪应变;
不引起 , 不引起 。
三、应变的单位
:无量纲 mm/mm
:度或弧度
四、正负号的规定
:伸长为正,缩短为负。
:两线段沿坐标正向所夹直角变小为正,
变大为负。
注意:
材料力学所研究的变形仅限于小变形,故可认为 变形或变形引起的位移,其大小都是远小于构件的原始尺寸。 因此在建立静力学方程时,可依照物体的原始尺寸。
材料力学的任务就是: 在满足安全和经济实用的前提下,为构件的设计和选材 提供必要的理论基础,计算方法和实验技术。
四、材料力学研究的问题: 要解决构件的强度、刚度和稳定性问题,
必须研究在外力作用下构件的变形和破坏规律。 因此,在材料力学中将研究如下具体问题:
1. 研究各种构件在不同的受力状态下所产生的 内力和变形,建立相关的变形、内力、应力分布规律等 有关理论、计算方法和公式,提供设计所需的关于外力、
F
F
F
M
M
刚体位移:物体整体移动引起的位移
位移
线位移
变形位移:物体由变形引起的位移
角位移
二、应变
1、定义: 线应变:单位长度线段的伸长或缩短,简称应变。 角应变:两正交直线之间直角的改变量称为角应变 或剪应变
2、数学表达式:
s u B1
A1
A s B
平均应变: u
s
线应变: lim u
s0 s
角应变:
2 . 内力的计算方法:截面法
截面法步骤:
1). 截开---- 欲求某一截面上的内力, 就沿该截面假想地将构件截 开。
2). 替代---- 任取一部分为研究对象,并弃去另一部分。 同时在截开的截面上用内力来表示弃去部分 对留下部分的作用。

力学课件材料力学第一章 绪论.doc

力学课件材料力学第一章 绪论.doc

第一章绪论在理论力学中,主要研究了物体在载荷作用下的平衡和运动规律。

但对物体是否能承受载荷,或者说在载荷作用下物体是否会失效这个问题并没有回答,而这是物体平衡和运动的前提。

这个问题正是材料力学所要研究和试图解决的。

在本章则主要讨论材料力学的研究对象和任务,初步建立起变形固体的…些基本概念,为后面的学习打下基础。

第一节变形固体及其理想化由于理论力学主要研究的是物体的平衡和运动规律,因此将研究对象抽象为刚体。

而实际上,任何物体受载荷(外力)作用后其内部质点都将产生相对运动,从而导致物体的形状和尺寸发生变化,称为变形。

例如,橡皮筋在两端受拉后就发生伸长变形;工厂车间中吊车梁在吊车工作时,梁轴线由直变弯,发生弯曲变形。

可变形的物体统称为变形固体。

物体的变形可分为两种:一种是当载荷去除后能恢复原状的弹性变形;另一种是当载荷去除后不能恢复原状的塑性变形。

工程中绝大多数物体的变形是弹性变形,相应的物体称为弹性体。

如果物体的弹性变形大小与载荷成线性关系,则称为线弹性变形,相应的物体材料称为线弹性材料。

大多数金属材料当载荷在一定范围内产生的是线弹性变形。

变形固体的组织构造及其物理性质是十分复杂的,在载荷作用下产生的物理现象也是各式各样的,每门课程根据自身特定的目的研究的也仅仅是某…方面的问题。

为了研究方便,常常需要舍弃那些与所研究的问题无关或关系不大的属性,而保留主要的属性,即将研究对象抽象成•种理想的模型,如在理论力学中将物体看成刚体。

在材料力学中则对变形固体作如下假设:1.连续性假设。

假设物质毫无空隙地充满了整个固体。

而实际的固体是由许多晶粒所组成, 具有不同程度空隙,而且随着载荷或其它外部条件的变化,这些空隙的大小会发生变化。

但这些空隙的大小与物体的尺寸相比极为微小,可以忽略不计,于是就认为固体在其整个体积内是连续的。

这样,就可把某些力学量用坐标的连续函数来表示。

2.均匀性假设。

假设固体内各处的力学性能完全相同。

材料力学课件第1章绪论


§1-2 变形固体的性质及其基本假设
1、连续性假设:物质密实地充满物体所在空间,毫无 空隙。(可用微积分数学工具)
2、均匀性假设:物体内,各处的力学性质完全相同。
3、各向同性假设:组成物体的材料沿各方向的力学性质 完全相同。(这样的材料称为各向同性材料;沿各方 向的力学性质不同的材料称为各向异性材料。
(1)强度:构件的抗破坏能力。
机械加工用的钻床的
立柱,如果强度不够,就 会折断(断裂)或折弯(塑性 变形);如果刚度不够, 钻床立柱即使不发生断裂 或者折弯,也会产生过大 弹性变形(图中虚线所示 为夸大的弹性变形),从 而影响钻孔的精度,甚至 产生振动,影响钻床的在 役寿命。
(2)刚度:构件的抗变形能力。
4、小变形假设: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。
§1-3 外力及其分类
表面力 体积力
分布力 集中力
静载荷 动载荷
交变载荷 冲击载荷 ……
§1-4 内力、截面法和应力
F1
F3
F2
Fn
假想截面
内力与外力平衡; 内力与内力平衡。
作用在弹性体上 的外力相互平衡
金茂大厦
上海标志性建筑 楼高:420.5m (世界第三,中国第一) 共 88 层 中国传统建筑风格与世界高新 技术的完美结合
金茂大厦 美国建筑师学会室内建筑奖(2019)
空间站和航天器
兵 器 工 业 飞 机 与 导 弹
疲劳引起的破坏
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,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。
第一章 绪 论

北大材料力学课件ch0材力绪论PPT课件


09.01.2021
2
第一章 绪论及基本概念 (Ch1.Introduction)
§1—1. 材料力学的任务(Basic Task of
Mechanics of Materials)
§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
( Deformable Solids and their Basic Hypotheses)
Rigid Body ~~~~ Deformable Solids
在理论力学中,物体的微小变形对其平
衡和运动分析影响很小,可以略去不计,把
物体简化为刚体。材料力学是研究构件的强
失 稳 (Buckling) : 构 件 由 原 有 的 平 衡 状 态 突 变 为 另 一 形 式的平衡状态
09.01.2021
8
§1—1. 材料力学的任务(Basic Task of Mechanics of Materials)
材力的研究对象: 构件(主要是其中的杆件);
材力的研究内容: 强度、刚度、稳定性;
§1—3. 可变形固体的性 质及其基本假设
(Deformable Solids and their Basic Hypotheses)
09.01.2021
17
§1—3. 可变形固体的性质及其基本假设
(Deformable Solids and their Basic Hypotheses)
1,概念: 刚体~~~~可变形固体
09.01.2021
9
§1—1. 材料力学的任务(Basic Task of Mechanics of Materials)
材料力学的任务就是:
研究构件的强度、刚度

材料力学绪论

理论力学主要研究刚体 材料力学研究变形体(弹性体)
关于静不定问题如何解决? 求内力力的可传性原理是否使用?
材料力学在去研究对象之前不能用力系简化原理。 去研究对象之后能用力系简化原理
Page
38
第一章 绪论
§1-4 应力
一、正应力与切应力
应力:内力分布集度
F1
ΔFS
ΔA K
F2
△A内平均应力: pav =
Page
5
第一章 绪论
材料力学在近代的发展
1638年:材料力学的开端 《关于两种新科学的对话》
伽利略像
开创了用实验观察—— 假设——形成科学理论 的方法
Page
6
第一章 绪论
胡克的弹性实验装置
1678年:发现“胡克定律”
雅各布.伯努利,马略特: 得出了有关梁、柱性能的
基础知识,并研究了材料的 强度性能与其它力学性能。
微体互垂面 上切应力的 关系?
, 2
z
dx
1
,dy
1
2 dz
x
Page
42
第一章 绪论
, 2
z
y
dx
1
,dy
1
2
dz
x
切应力互等定理:
F =0
1= 2
1
2
Mz = 0
1dxdz ×dy
1= 1
1dydz dx 0
在微体的互垂截面上,垂直于截面交线的切应力数 值相等,方向均指向或离开交线。
Page
43
Page
12
第一章 绪论
材料力学在现代的发展
19世纪中叶,铁路桥梁工程的发展,大大推动了材 料力学的发展; 当时,材料力学的主要研究对象为钢材; 20世纪,各种新型材料(复合材料、高分子材料等) 广泛应用,实验水平、计算方法不断提高;

材料力学绪论及基本概念


讨论应力的意义
大多数情形下, 大多数情形下 , 工程构件的内力并 非均匀分布, 通常“ 破坏” 失效” 非均匀分布 , 通常 “ 破坏 ” 或 “ 失效 ” 往往从内力集度(应力)最大处开始, 往往从内力集度(应力)最大处开始, 因此,讨论应力及其分布规律, 因此,讨论应力及其分布规律,成为解 决杆件的强度首要问题。 决杆件的强度首要问题。
请判断下列 简化在什么情形 下是正确的, 下是正确的,什 么情形下是不正 确的: 确的:
F A C B
A
00
C
F B
2. 内力是指外力引起附加内力的三个主 矢分量和三个主矩分量。 矢分量和三个主矩分量。 3. 计算内力的基本方法为截面法,其原 计算内力的基本方法为截面法, 理为局部平衡。 理为局部平衡。 4. 应力是构件内一点、在某一平面上内 应力是构件内一点、 力集中程度的基本参数,应力有正应力σ 力集中程度的基本参数,应力有正应力σ 其常用单位为:MPa、 和切应力 τ之分 ,其常用单位为:MPa、 KPa和GPa。 KPa和GPa。
σx
σx dx α σx u dx
σx
u +du
du εx = dx
线应变
τ
τ
β
γ =α +β
角应变
微元体element: 微元体element:边长趋于零的正六面体
注释
线应变 ε —与点的位置有关; 与点的位置有关; 方向有关; 与 方向有关; 伸长变形为正; 伸长变形为正; 无量纲。 无量纲。 与点的位置有关; 切应变 γ —与点的位置有关; 与垂直两边的方位有关; 与垂直两边的方位有关; 使直角变小为正; 使直角变小为正; 弧度、无量纲。 弧度、无量纲。
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

为基础,为构件选择合适的材料、截面形
状和尺寸。
2019/6/28
课件
14
§1—1. 材料力学的任务(Basic Task of Mechanics of Materials)
材料力学是一门重要
的技术基础课。它既是固 体力学的入门课程,又是 结构设计课程的重要基础。
2019/6/28
课件
15
第一章 绪论及基本概念 (Ch1.Introduction)
建筑物 和 机械 荷载(Loads) 结构(Structure)
——建筑物中承受荷载
而起骨架作用的部分
构件或零件
(Members or Parts) —
—结构的基本组成部分
对构件正常工作的要求 可以归纳为如下三点:
(1)在荷载作用下构件应 不致于破坏(断裂),即应 具有足够的强度;
数值计算等等手段, 学等等。
解决工程实践中的力
学问题)
2019/6/28
课件
2
第一章 绪论及基本概念 (Ch1.Introduction)
§1—1. 材料力学的任务(Basic Task of
Mechanics of Materials)
§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.基本理论部分
2.实验部分
3.应用部分
2019/6/28
课件
11
§1—1. 材料力学的任务(Basic Task of Mechanics of Materials)
材料力学的内容包括三个部分:
1.基本理论部分
研究构件在外力作用下的内部力学响
应,即构件的内力、应力和变形分析。内
力是构件内部对外力作用的抗力。应力是
§1—2. 材料力学 与生产实践的关系
2019/6/28
课件
16
第一章 绪论及基本概念 (Ch1.Introduction)
§1—3. 可变形固体的性 质及其基本假设
(Deformable Solids and their Basic Hypotheses)
2019/6/28
课件
17
§1—3. 可变形固体的性质及其基本假设
内力的分布集度,它研究构件内部任一点
周围单位面积上内力的大小。显然内力、
应力和变形分析是构件强度、刚度和稳定
性分析的基础。 2019/6/28
课件
12
§1—1. 材料力学的任务(Basic Task of Mechanics of Materials)
材料力学的内容包括三个部分:
2.实验部分
实验是材料力学的重要组成部分。通 过实验才能找出力与变形的关系,确定各 种材料抵抗破坏和变形的能力。同时实验 也是验证理论和解决理论分析难于处理的 问题的重要手段。
材料力学的任务就是:
研究构件的强度、刚度
和稳定性的计算原理和方法,
在既安全又经济的条件下,
为构件选择适宜的材料、确 定合理的截面形状和尺寸。
2019/6/28
课件
10
§1—1. 材料力学的任务(Basic Task of Mechanics of Materials)
材料力学的内容包括三个部分:
2019/6/28
课件
13
§1—1. 材料力学的任务(Basic Task of Mechanics of Materials)
材料力学的内容包括三个部分:
3.应用部分
在上述两部分内容的基础上,根据构
件的失效形式和提供的工作条件,建立相
对统一的、安全和经济的控制条件(即强
度条件、刚度条件和稳定性条件),以此
( Deformable Solids and their Basic potheses)
§1—4. 材料力学主要研究对象(杆件) 的几何特征
2019/6/28
课件
3
第一章 绪论及基本概念 (Ch1.Introduction)
§1—5. 杆件变形的基本形式(Basic
Forms of Bar’s Deformation)
强度(Strength) ——材料或构件抵 抗破坏的能力; 刚度(Rigidity) ——构件抵抗变形 的能力; 稳定性(Stability) ——构件抵抗失 稳的能力(or 构件保持其原有平衡状 态的能力)
失稳(Buckling) : 构件由原有的平衡状态突变为另一形 式的平衡状态
2019/6/28
度、刚度和稳定性问题,变形却是主要影响
(2)在荷载作用下构件所 产生的变形应不超过工程上 允许的范围,也就是要具有 足够的刚度;
(3)承受荷载作用时,构 件在其原有形状下的平衡应 保持为稳定的平衡,也就是 要满足稳定性的要求。
2019/6/28
课件
5
2019/6/28
课件
6
2019/6/28
课件
7
§1—1. 材料力学的任务(Basic Task of Mechanics of Materials)
材料力学
Mechanics of Materials
(Strength of Materials)
2019/6/28
课件
1
工程力学
广义的定义:
狭义的定义:
研究工程中的力学问 指工程教育中的基本
题的一门学科。
力学课程,主要有理
(它以经典力学为基 论力学、材料力学 、
础,通过实验、分析、 结构力学 、流体力
§1—6.外力及其分类(External Forces and their Classification)
§1—7. 内力·截面法·应力(Internal Forces、Method of Section、Stress)
2019/6/28
课件
4
§1—1. 材料力学的任务(Basic Task of Mechanics of Materials)
课件
8
§1—1. 材料力学的任务(Basic Task of Mechanics of Materials)
材力的研究对象: 构件(主要是其中的杆件);
材力的研究内容: 强度、刚度、稳定性;
2019/6/28
课件
9
§1—1. 材料力学的任务(Basic Task of Mechanics of Materials)
(Deformable Solids and their Basic Hypotheses)
1,概念: 刚体~~~~可变形固体
Rigid Body ~~~~ Deformable Solids
在理论力学中,物体的微小变形对其平
衡和运动分析影响很小,可以略去不计,把
物体简化为刚体。材料力学是研究构件的强
相关文档
最新文档