材料力学绪论教案
刘鸿文材料力学讲义绪论【圣才出品】
第1章绪论1.1本章要点详解本章要点■变形固体的基本假设■外力及其分类■内力、截面法和应力■变形与应变重难点导学一、材料力学的任务1．材料力学与工程应用材料力学在各种建筑中得到了广泛的应用，例如传统具有柱、梁、檩、椽的木制房屋结构以及建于隋代的河北赵州桥等。
也有些建筑中由于没有正确应用材料力学，使得建筑物在使用中出现了许多问题，例如美国纽约马尔克大桥坍塌和比萨斜塔的倾斜等。
2．基本概念（1）构件构件是指工程结构或机械的每一组成部分。
（2）变形①定义变形是指在外力作用下，固体内各点相对位置的改变。
（宏观上看就是物体尺寸和形状的改变）②分类a．弹性变形：随外力解除而消失的变形。
b．塑性变形（残余变形）：外力解除后不能消失的变形。
（3）刚度在载荷作用下，构件抵抗变形的能力称为刚度。
（4）强度强度是指在载荷作用下，构件抵抗破坏的能力。
（5）内力内力是指构件内由于发生变形而产生的相互作用力。
注：内力随外力的增大而增大。
（6）稳定性稳定性是指在载荷作用下，构件保持原有平衡状态的能力。
3．材料力学的任务材料力学的任务就是在满足强度、刚度和稳定性的要求下，为设计既经济又安全的构件提供必要的理论基础和计算方法。
研究构件的强度、刚度和稳定性，还需要了解材料的力学性能。
因此在进行理论分析的基础上，实验研究是完成材料力学的任务所必需的途径和手段。
4．材料力学的研究对象（1）构件的分类构件可分为杆件、板壳和块体。
（2）材料力学主要研究对象①材料力学主要研究杆件。
②杆件分类：a．直杆：轴线为直线的杆b．曲杆：轴线为曲线的杆c．等截面杆：横截面的大小和形状不变的杆d．变截面杆：横截面的大小或形状不变的杆e．等截面直杆（即等直杆）二、变形固体的基本假设1．连续性假设组成固体的物质不留空隙地充满了固体的体积，即固体在整个体积内是连续的。
2．均匀性假设固体内到处具有相同的力学性能。
3．各向同性假设无论沿任何方向，固体的力学性能是相同的。
材料力学教学大纲
材料力学教学大纲一、基本信息课程名称：材料力学英文名称：Mechanics of Materials课程编号：0111课程类别：专业基础课课程性质：必修课学时/学分：64学时/4学分适用专业：土木工程机械先修课程：高等数学、工程制图、大学物理、物理实验、理论力学等二、课程目标《材料力学》为土木工程专业和机械专业一门重要的专业基础课，该课程系统地介绍杆件类构件设计的基本理论与基本方法。
教学过程中通过对材料力学原理在工程结构安全设计中的应用进行展示，融入课程思政要素，提高学生学习兴趣，使学生了解材料力学与社会发展关系，掌握将实际工程构件抽象为力学模型的方法，掌握变形固体关于内力、应力、变形的基本概念，掌握研究杆件内力、应力、变形分布规律的基本原理和方法，掌握分析杆件强度、刚度和稳定性问题的理论与方法，理解动载荷的分析原理，掌握简单动载荷问题的求解方法，能有效运用材料力学理论知识对杆件结构进行简单的分析计算和设计，对工程中的复杂力学问题进行分析研究，并获得合理有效的结论。
课程目标是通过本课程的学习，使学生掌握材料力学的基本理论及计算方法，为在校继续学习专业课，以及毕业后在土木工程学科领域继续学习、从事结构计算、科学研究等提供坚实的基础。
课程目标及能力要求具体如下：课程目标1.了解构件正常工作的要求和材料的力学性能，掌握四种基本变形时杆件的应力与强度计算、变形与刚度计算，以及压杆的稳定性计算的原理和方法，具有建立工程构件力学模型的初步能力，并能够根据具体问题选择合理的计算方法。
课程目标2.掌握应力应变分析与强度理论，以及叠加原理进行组合变形时杆件的承载力计算与设计，能用叠加法、能量法求解简单的超静定结构，能够识别土木工程专业复杂工程问题的本质特征。
课程目标3.理解动载荷问题的分析原理，掌握简单动载荷问题的求解方法，能够分析土木工程专业复杂工程问题的关键因素，能进行相关研究。
课程目标与毕业要求关系如表1所示。
材料力学全套ppt课件
___ 不满足上述要求,
不能保证安全工作.
若：不恰当地加大横截面尺寸或
选用优质材料
___ 增加成本,造成浪费
}均 不 可 取
研究构件的强度、刚度和稳定性,还需要了解材料的力学性能。因此在 进行理论分析的基础上，实验研究是完成材料力学的任务所必需的途径和 手段。
目录
10
§1.1 材料力学的任务
四、材料力学的研究对象
m F4
m
F3
F4
F3
目录
17
§1.4 内力、截面法和应力的概念 例如
F
a
a
F
M FS
FS＝F M Fa
目录
18
§1.4 内力、截面法和应力的概念
例 1.1 钻床 求：截面m-m上的内力。
解： 用截面m-m将钻床截为两部分，取上半 部分为研究对象，
受力如图：
列平衡方程:
M
Y 0 FN P
灰口铸铁的显微组织 球墨铸铁的显微组织
目录
12
§1.2 变形固体的基本假设
2、均匀性假设： 认为物体内的任何部分，其力学性能相同 普通钢材的显微组织 优质钢材的显微组织
目录
13
§1.2 变形固体的基本假设
3、各向同性假设： 认为在物体内各个不同方向的力学性能相同
（沿不同方向力学性能不同的材料称为各向异性 材料。如木材、胶合板、纤维增强材料等）
材料力学
目录
1
第一章 绪论
§1.1 材料力学的任务 §1.2 变形固体的基本假设 §1.3 外力及其分类 §1.4 内力、截面法及应力的概念 §1.5 变形与应变 §1.6 杆件变形的基本形式
目录
《材料力学电子教案》课件
《材料力学电子教案》PPT课件第一章：材料力学概述1.1 课程介绍1.2 材料力学的定义与发展历程1.3 材料力学的研究对象与方法1.4 材料力学的应用领域第二章：内力、应力与应变2.1 内力的概念2.2 应力的概念2.3 应变的概念2.4 应力-应变关系第三章：弹性与塑性力学3.1 弹性力学的概念3.2 弹性模量的概念与计算3.3 塑性力学的概念3.4 塑性极限与屈服准则第四章：材料的力学性能4.1 强度与韧性4.2 硬度与疲劳强度4.3 弹性与塑性4.4 材料力学性能的测试方法第五章：杆件的扭转与弯曲5.1 扭转的基本概念5.2 扭转的弹性条件5.3 扭转的塑性条件5.4 弯曲的基本概念5.5 弯曲的弹性条件5.6 弯曲的塑性条件第六章：杆件的组合6.1 组合截面的概念6.2 组合截面的弹性扭转6.3 组合截面的弯曲6.4 组合截面的塑性扭转与弯曲第七章：压杆稳定7.1 压杆稳定的基本概念7.2 压杆稳定的弹性屈曲7.3 压杆稳定的塑性屈曲7.4 压杆稳定的影响因素与设计准则第八章：弹性基础梁8.1 弹性基础梁的基本概念8.2 弹性基础梁的弹性弯曲8.3 弹性基础梁的塑性弯曲8.4 弹性基础梁的稳定性分析第九章：弹性板壳9.1 弹性板壳的基本概念9.2 弹性板壳的弹性弯曲与扭转9.3 弹性板壳的塑性弯曲与扭转9.4 弹性板壳的稳定性分析第十章：材料力学中的能量原理10.1 能量原理的基本概念10.2 势能原理及其应用10.3 最小势能原理与平衡条件10.4 能量原理在材料力学中的应用第十一章：力法在材料力学中的应用11.1 力法的基本概念11.2 弹性方程与受力分析11.3 弹性方程的求解方法11.4 力法在实际问题中的应用第十二章：位移法在材料力学中的应用12.1 位移法的基本概念12.2 位移方程与受力分析12.3 位移法的求解步骤12.4 位移法在实际问题中的应用第十三章：能量法在材料力学中的应用13.1 能量法的基本概念13.2 动能定理与势能原理13.3 能量法的求解步骤13.4 能量法在实际问题中的应用第十四章：复杂应力状态下的材料力学行为14.1 复杂应力状态的基本概念14.2 主应力与主应变14.3 材料的屈服与破坏14.4 复杂应力状态下的弹性与塑性分析第十五章：材料力学的数值方法与应用15.1 数值方法的基本概念15.2 有限元法在材料力学中的应用15.3 有限差分法在材料力学中的应用15.4 材料力学的其他数值方法与应用重点和难点解析1. 内力、应力与应变的关系及其计算方法。
材料力学教案范文
材料力学教案范文一、教学目标：1.认识材料力学的基本概念和基本原理；2.理解材料力学与工程实践的关系；3.掌握材料的力学性质，如强度、刚度、韧性等；4.培养学生分析和解决材料力学问题的能力；5.提高学生的实验能力和数据处理能力。
二、教学内容：1.材料力学的基本概念和基本原理：（1）材料的概念、分类及其应用；（2）力学的基本概念和基本原理；（3）材料力学与工程实践的关系。
2.材料的力学性质：（1）应力与应变的概念和计算方法；（2）材料的强度、刚度、韧性、脆性等性质；（3）材料静力学与动力学的基本原理。
3.材料力学问题的分析和解决方法：（1）材料力学问题的基本分析方法；（2）材料力学问题的解决方法；（3）材料力学问题的实例分析。
4.实验与实践：（1）材料力学实验的基本原理和方法；（2）实验数据的处理和分析。
三、教学方法：1.教师讲授+学生自主学习的方法；2.理论与实验相结合的方法；3.个案研究和问题驱动的教学方法。
四、教学过程：1.导入（10分钟）引导学生回顾前一堂课的内容，并通过一个实例引出本堂课的主题，以激发学生的兴趣。
2.理论授课（30分钟）根据教学内容，向学生讲授材料力学的基本概念和基本原理，并结合实例进行讲解。
重点讲解应力、应变、刚度、强度、韧性等概念，并介绍计算方法和相关公式。
3.问题分析与解决（30分钟）向学生提供一些材料力学问题的案例，并引导学生运用所学知识进行分析和解决。
鼓励学生提出自己的想法和解决方法，并进行讨论和交流。
4.实验操作（40分钟）组织学生进行材料力学实验操作，引导学生掌握实验方法和数据处理技巧。
教师和助教全程指导学生，确保实验安全和数据准确。
5.实验报告和讨论（30分钟）学生撰写实验报告，包括实验目的、原理、方法、数据和结果的分析。
学生向全班展示自己的实验结果，并进行讨论和评价。
六、课堂作业（10分钟）布置与本课内容相关的课堂作业，鼓励学生独立思考和解决问题。
并要求学生在下一次上课前完成作业，并准备分享自己的思考结果。
第一章绪论
高速公路直道与弯道的连接
路面的剪切破坏
2. 工程构件的刚度问题
Space Shuttle Discovery
3. 工程构件的稳定问题
3.本课程的任务
构件的强度、刚度和稳定性与构件的材料、 截面形状与尺寸、成本有关。 材料力学就是通过对构件承载能力的研究，找到构 件的截面尺寸、截面形状及所用材料的力学性质与所受 载荷之间的内在关系，从而在既安全可靠又经济节省的 前提下，为构件选择适当的材料和合理的截面尺寸、截 面形状。
2、均匀性假设： 认为变形固体整个体积内各点处的 力学性质相同。
3、各向同性假设： 认为变形固体沿各个方向的力学性 质相同（不适合所有的材料）。
4. 小变形假设： 指构件在外力作用下发生的变形量远 小于构件的尺寸。
材料力学研究的变形通常局限于小变形范围——小变形前提
小变形前提条件的作用：
1）小变形前提保证构件处于纯弹性变形范围
内力：外力作用引起构件内部附加的相互作用力。 内力的特点：
①连续分布于截面上各处； ②随外力的变化而变化。
求内力的方法 — — 截面法：用以显示和求解内力的方法，其步骤为：
F5 F1
F2
F4 F3
①截开：在待求内力的截面处假想地将构件截分为两部分， 取其中一部分为研究对象——分离体；
②代替： 用内力代替弃去部分对分离体的作用； —— 通常为分布内力系
a
n
y
L c
nb
mm
P
mOm Mm Nm
P
x
解：1、沿m-m截面截开，取上半部分：
Y 0
Nm - P = 0 ∴ Nm = P
MO ( F ) 0 Pa Mm 0， Mm Pa
孙训方《材料力学》课件讲义
线应变 是单位长度 上的变形量，无量 纲，其物理意义是 构件上一点沿某一 方向变形量的大小
2．角应变
角应变 —— 即一点单元体两棱角直角的改变 量,无量纲
§1-4 材料力学的主要研究对象
材料力学的主要研究对象从几何方面抽象为杆件。
杆件：长度远大于横向尺寸的构件。杆件主要几 何因素是横截面和轴线，其中横截面是与轴线垂 直的截面；轴线是横截面形心的连线。
纳米力学、流体力学、理性力学 2.有助于后续专业课程学习
建筑结构、 机械设计、结构设计原理 3.有助于学习其它工程：
土木、机械、航空、航天、交通、运输、材料、 生物工程、仪表等 4.今后工程工作中直接受益
§1.2 变形固体的基本假设
在外力作用下，一切固体都将发生变形，故称 为变形固体，而构件一般均由固体材料制成，故构 件一般都是变形固体。
第一章 绪论及基本概念
主要内容
§1-1 材料力学的任务 §1-2 变形固体的基本假设 §1-3 基本概念 §1-4 材料力学的主要研究对象 §1-5 杆件变形的基本形式
【学 时】2 【基本要求】
掌握材料力学的性质、任务和研究对象. 掌握构件的强度、刚度和稳定性问题的概念.
懂得其重要性，激起学习它的兴趣. 理解材料力学的基本假设、基本概念及研究方法.
p ΔP ΔA
应力是一个矢量
应力不但与点有关，而且也与面的方位有关 C点的应力——当面积趋于零时，平均应力的大
小 和方向都将趋于一定极限，得到
lim p
P dP
A0 A dA
应力的国际单位为N/m2 1N/m2 = 1Pa（帕斯卡）
1MN/m2 = 1MPa = 106 N/m2 = 106Pa
1GPa = 1GN/m2 = 109Pa
材料力学课件-刘鸿文
FmaxA
Fmax
W
sin
W
目录
§2.2 轴向拉伸或压缩时横截面上的内力和应力
0.8m
B C
Fmax
FRCx C FRCy
d
由三角形ABC求出
1.9m
sin BC 0.8 0.388
A
AB 0.82 1.92
Fmax
W
sin
15 0.388
38.7kN
斜杆AB的轴力为
FN Fmax 38.7kN
圣 维 南 原 理
目录
§2.2 轴向拉伸或压缩时横截面上的内力和应力
目录
§2.2 轴向拉伸或压缩时横截面上的内力和应力
A 1
例题2.2
图示结构，试求杆件AB、CB的
应力。已知 F=20kN；斜杆AB为直
径20mm的圆截面杆，水平杆CB为 15×15的方截面杆。
45° B
C
2
FN 1
F
y
FN 2 45° B x
目录
§2.1 轴向拉伸与压缩的概念和实例
受力特点与变形特点：
作用在杆件上的外力合力的作用线与 杆件轴线重合，杆件变形是沿轴线方向的伸 长或缩短。
拉（压）杆的受力简图
拉伸
F
FF
压缩
F
目录
§2.1 轴向拉伸与压缩的概念和实例
目录
§2.2 轴向拉伸或压缩时横截面上的内力和应力
m
F m
F
FN
FN
Fx 0
目录
§1.1 材料力学的任务
｛弹性变形 — 随外力解除而消失 塑性变形(残余变形)— 外力解除后不能消失 刚度：在载荷作用下，构件抵抗变形的能力。 3、内力：构件内由于 发生变形而产生的相 互作用力。（内力随 外力的增大而增大） 强度：在载荷作用下， 构件抵抗破坏的能力。
材料力学_单辉祖主编_第一章_绪论
一 材料力学的任务/ 1 研究构件的承载能力
桥梁断塌 1994年10月21日 早晨7时45分，韩国汉 城圣水大桥中段50米 的桥梁断塌，造成48 人死亡，20多人受伤． 汉城市市长辞职，总 理辞职被挽留．
一 材料力学的任务/ 1 研究构件的承载能力
当地时间2007年8月1日19时 5分左右,在美国中西部城市明尼 阿波利斯，一座40年历史的双向 8车道州际大桥突然断裂成几大段， 坠入18米之下的密西西比河。当 地政府已确认这次事故造成至少 4人死亡，数十人受伤。初步调查 显示，这是一起桥梁结构性垮塌 事故，并非恐怖袭击。
一 材料力学的任务/ 1 研究构件的承载能力
强 度 问 题
· 强度失效
构件在外力作用下发生 不可恢复的塑性变形或断裂
构件应有足够的抵抗破坏的能力 (足够的强度)
塑性变形
断裂
塑性变形+断裂
一 材料力学的任务/ 1 研究构件的承载能力
房屋梁柱断裂引起倒塌
1993年8月13日上午10点左右， 泰国皇家大饭店倒塌，原房屋设计 为三层62套房间，后来又在上面加 盖了三层８1套房间，为防断水，在 房顶又加了四个大水箱，下部三层 结构承受不了上部的加层及水箱重
构件应有足够的保持原有平衡状态的能力 (足够的稳定性)
稳定不是状态绝对不变，而是指受干扰后，允许状态有所变动，但当 干扰消失后，能重新返回到原平衡状态，称为稳定。不能回到原有平 衡状态，称为不稳定。
压杆失稳
一 材料力学的任务/ 1 研究构件的承载能力
细长压杆，当压力达到或超过一定限度时， 杆件可能突然变弯而失去承载能力，这种现象称 为失稳或屈曲。 杆件的失稳或屈曲往往产生很大的变形甚至 导致整个结构的破坏。
工程材料绪论教学课件
高分子材料
高分子材料是指以高分子化合物为基础的材料，高分子化 合物是指相对分子质量在10000以上的化合物。高分子材 料的特点是具有较好的弹性和塑性，同时也具有较好的绝 缘性和耐腐蚀性。
高分子材料在汽车、建筑、航空航天、电子等领域有广泛 应用，如塑料、橡胶、纤维等。
工程材料绪论教学课件
• 工程材料的基本性质 • 工程材料的分类与用途 • 工程材料的选择与应用 • 工程材料的加工与制备 • 工程材料的腐蚀与防护 • 工程材料的未来发展与趋势
01
工程材料的基本性质
物理性质
密度
物质的质量与其所占体 积的比值，是表示物质 密集程度的一个物理量
。
热膨胀性
材料受热后体积增大的 现象。
焊接
熔化焊
将两个金属件加热至熔化状态，然后冷 却凝固形成焊接接头。
钎焊
使用熔点低于母材的钎料填充接头间 隙，通过加热使钎料熔化并与母材润
湿、扩散、形成接头。
压力焊
通过施加压力使两个金属件结合在一 起形成焊接接头。
激光焊接
利用高能激光束照射金属表面，使金 属熔化并连接在一起形成焊接接头。
热处理
退火
具有优异保温隔热性能的 建筑材料，如节能玻璃、 保温墙体等。
智能材料
自适应材料
能够根据环境变化自动调整性能 的材料，如智能窗户、自适应涂
料等。
传感材料
能够感知外部刺激并作出响应的材 料，如压阻传感器、光纤传感器等 。
仿生材料
模拟生物体的结构和功能而设计的 材料，如仿生关节、仿生皮肤等。
THANK YOU
材料选择与设计
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第一章 绪 论
一、材料力学的任务
二、 材料力学的研究对象
三、可变形固体的基本假设
四、杆件变形的基本形式
一、课程任务（知道这门课程“干什么”）
材料力学：研究工程材料力学行为和构件安全工作设计理论的学说。
1、工程材料力学行为：工程材料在力的作用下变形和破坏的行为。
2、构件：工程结构或机械的各组成部分统称构件
3、对构件安全工作的要求（1）构件必须具有足够的强度：
构件在外力作用下具有足够的抵抗破坏的能力。
（2）构件必须具有足够的刚度：
构件在外力作用下具有足够的抵抗变形的能力。
（3）构件必须具有足够稳定性
构件必须具有足够的保持原有平衡状态的能力
构件的强度、刚度和稳定性与构件的材料、截面形状与尺寸、成本有关。
2、材料力学的任务
在满足强度、刚度、稳定性的前提下，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，为设计构件提供必要的理论基础和计算方法。
“怎么干”
二、材料力学的研究对象
材料力学研究对象抽象为——可变形固体
理论力学研究对象抽象为——刚体
可变形固体：在外力作用下可发生变形的固体。
构件分类：按构件几何形状可以分为杆件、板翘、块体
为建立模型
三、可变形固体的物性假设
1、连续性假设：认为变形固体整个体积内都被物质连续地充满，没有空隙和裂缝。
2、均匀性假设：认为变形固体整个体积内各点处的力学性质相同。
3、各向同性假设：认为变形固体沿各个方向的力学性质相同（不适合所有的材料）。
四、杆件变形的基本形式
（1）轴向拉伸及压缩:在一对其作用力与直杆轴线重合的外力F作用下，直杆的主要变形是
长度的改变。
（a）轴向拉伸 （b）轴向压缩
（2）剪切：在一对相距很近的大小相同、指向相反的横向外力F作用下，直杆的主要变形
是横截面沿外力作用方向发生相对错动。
（3）扭转：在一对转向相反、作用面垂直于直杆轴线的外力偶（其矩为Me）作用下，直
杆的相邻横截面将绕轴线发生相对转动。
2
1
3
（4）平面弯曲：在一对转向相反、作用面在杆件的纵向平面（即包含杆轴线在内的平面）
内的外力偶（其矩为Me）作用下，直杆的相邻横截面将绕垂直于杆件轴线的轴发生相对转
动，变形后的杆件轴线将弯成曲线。
组合受力与变形：在线弹性范围内、小变形条件下两种或两种以上基本变形(拉、压、剪、
弯、扭)的组合。
2 1
3
1
4