1第一章绪论及基本概念

材料力学(孙训芳版)课件,仅供参考

第一章

绪论及基本概念

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主要内容§1-1 §1-2 §1-3 §1-4 §1-5 材料力学的任务 变形固体的基本假设 基本概念 材料力学的主要研究对象 杆件变形的基本形式

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【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.

了解杆件基本变形形式的受力和变形特点.

【重点】材料力学的任务和研究对象. 【难点】可变形固体的基本假设.

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§1-1 材料力学的任务工程中，确实需要知道物体受力与变形的关系， 例如：工程中的冲模问题，而理论力学研究的对象 是不变形的刚体，且不能解决工程实际中大量存在 的超静定问题。于是，就发展起来了变形体力学最 早的分支-材料力学，它具有(1)最简单的模型 (2)最基本的概念 (3)最根本的方法 (4)最典型的结论

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一. 材料力学的任务 每时每刻，人类都不得不同受力的物体或结构打 交道：例如，人住的房子，坐的车子等，那么，受 力的物体或结构的安全问题如何解决？ 材料力学首先回答了安全功能如何保证的问题 材料力学关心的安全性体现在 ——构件的 强 度 刚 度 稳定性 构件：组成机械的零件或构筑物的杆件统称为构件

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保证构件安全工作的三项基本要求

具有足够的强度 强度是构件在外载作用下，抵抗破坏的能力。 例如储气罐不应爆破。 (破坏 —— 断裂或变形过量不能恢复)

具有足够的刚度 刚度是构件在外载作用下，抵抗可恢复变形 的能力。如机床主轴不应变形过大，否则影响加 工精度。 满足稳定性要求 稳定性是构件在某种外载作用下，保持其原 有平衡状态的能力。例如柱子不能弯等。

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强度问题

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强度问题

F3

F4 F1

F5

F6

F2

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刚度问题

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刚度问题

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稳定问题

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强度、稳定问题

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同时，还要解决安全与经济之间的矛盾？因此， 材料力学的任务为： 1.研究构件的强度、刚度和稳定性； 2.研究材料的力学性； 3.合理解决安全与经济之间的矛盾。 即，在保证构件既安全又适用的前提下，最大 限度的发挥材料的经济性能，为构件选择适当的材 料，设计合理的截面形状和尺寸。 二.材料力学的研究方法和手段 构件的强度、刚度和稳定性均与所用材料的力 学性能有关，因此在实验研究基础上，进行理论分 析是完成材料力学的任务所必需的途径和手段。

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三.材料力学的作用1.学好材料力学对后续变形体力学的奠基作用 结构力学，弹性力学，塑性力学，断裂力学, 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

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§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。 变形固体的假设 1.连续性假设：认为整个物体体积内毫无空 隙地充满物质(数学) 2.均匀性假设：认为物体内的任何部分，其力 学性能相同(力学) 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(物理) 4.小变形假设：变形与本身的尺寸相比很小 5.线弹性假设：变形与载荷成比例。

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§1.3 基本概念一.外力 外力是外部物体对构件的作用力，包括外加载 荷和约束反力。 1. 按外力的作用方式分为：体积力和表面力 1)体积力：连续分布于物体内部各点上的力，如 物体的自重和惯性力。 2)表面力：作用于物体表面上的力，又可分为分 布力和集中力。分布力是连续作用于物体表面的 力，如作用于船体上的水压力等；集中力是作用 于一点的力，如火车轮对钢轨的压力等。 2. 按外力的性质分为：静载荷和动载荷 1)静载荷：载荷缓慢地由零增加到某一定值后， 不再随时间变化，保持不变或变动很不显著，称 为静载荷。