搜索
Chapter1Stress应力1.1Introduction概述statics静力学MechanicsofMaterials材料力学stress应力strain应变strengthofthematerial材料强度deformation变形rod杆beam梁theoryofelasticity弹性理论theoryofplasticity塑性理论Mechanicsofmaterialsisabranchofmechanicsthatstudiestheinternaleffectsofstressandstraininasolidbodythatissubjectedtoanexternalloading.材料力学是力学的一个分支，主要研究受到外力作用的固体，其应力与应变的内部效应。Stressisassociatedwiththestrengthofthematerialfromwhichthebodyismade,whilestrainisameasureofthedeformationofthebody.应力主要与该变形体材料的强度联系在一起，而应变则是该变形体变形的表征量。Mechanicsofmaterialsincludesthestudyofthebody’sstabilitywhenabodysuchasacolumnissubjectedtocompressiveloading.材料力学还包括对于受到压缩载荷作用的构件（例如压杆）的稳定性问题研究。相关知识：1638年，举世闻名的意大利数学家、天文学家、力学家伽里略（Galileo，1564~1642）在荷兰莱登出版了世界上第一本材料力学教本《两种新的科学》，首先提出了材料的力学性质和强度计算的方法。人们认为，材料力学作为一门学科，就从这里开始。18世纪初，实验法开始在法国广泛应用，法国的科学家泊松（S.D.Poisson，1781~1840）、法国的力学家圣维南（BdeSaint-Venant，1797~1886）（此后，法国力学家圣维南于19世纪中叶运用弹性力学方法奠定了柱体扭转理论研究的基础，因而学术界习惯将柱体扭转问题称为圣维南问题）、法国数学家、工程师拉梅（Gabriel.Lame，1795~1870）以及法国的力学家、工程师纳维埃（Navier1785~1838）等等都对弯曲理论、扭转理论、稳定理论以及材料实验作出卓越的贡献，丰富、发展和完善了材料力学这门学科。瑞士的数学家、力学家欧拉（L.Euler，1707~1783），对数学、刚体力学以及材料力学中的弹性线、稳定理论等都有重大贡献。1.2EquilibriumofaDeformableBody变形体的平衡问题externalloads外力surfaceforces面力concentratedforces集中力lineardistributedloads线性分布载荷resultantforce合力centroid形心bodyforces体力gravitationfield重力场gravity重力electromagneticfield电磁场supportreactions支反力（包括力与力偶）support支座coplanarforcesystem共面力系translation平动rotation转动couplemoment力偶矩cable绳索，悬索roller滚动支座（移动铰支座）smoothsupport光滑支承externalpin外部铰链（固定铰支座）internalpin内部铰链（连接铰链）fixedsupport固定支承，固定端equationsofequilibrium平衡方程balanceofforces力的平衡balanceofmoments力矩平衡free-bodydiagram受力图internalloadings内力crosssection截面normalforce轴力shearforce剪力torsionalmoment(torque)扭矩bendingmoment弯矩vector矢量scalar标量coplanarloadings共面载荷（二维问题）themethodofsection截面法right-handrule右手法则TheresultantforceFRofw(s)isequivalenttotheareaunderthedistributedloadingcurve,andthisresultantactsthroughthecentroidCorgeometriccenterofthisarea.分布载荷w(s)的等效合力FR大小等于分布载荷曲线所覆盖的面积大小，力的作用线经过该面积形心或几何中心。Ifthesupportpreventstranslationinagivendirection,thenaforcemustbedevelopedonthememberinthatdirection.Likewise,ifrotationisprevented,acouplemomentmustbeexertedonthemember.如果支座约束了（物体）在某一方向上的平动，则该支座对物体在该方向上施加一个约束力。同样，如果支座约束了（物体）的转动，则该支座对物体施加一个约束力偶。Equilibriumofabodyrequiresbothabalanceofforces,topreventthebodyfromtranslatingorhavingacceleratedmotionalongastraightorcurvedpath,andabalanceofmoments,topreventthebodyfromrotating.物体的平衡要求满足合力的平衡（确保物体不会沿某一直线或曲线路径发生平动或加速运动）以及合力矩的平衡（确保物体不会发生转动）。Successfulapplicationoftheequationsofequilibriumrequirescompletespecificationofalltheknownandunknownforcesthatactonthebody,andsothebestwaytoaccountforalltheseforcesistodrawthebody’sfree-bodydiagram.成功应用平衡方程要求明确所有已知和未知的载荷，能够考虑所有载荷的最好办法是绘制该物体的受力图。Bytheright-handrule,thethumbgivesthearrowheadsenseofthisvectorandthefingersorcurlindicatethetendencyforrotation(twistingorbanding).右手法则中，拇指指向该矢量的箭头方向，四指弯曲方向表明转动趋势（扭转或弯曲）方向。1.3Stress应力stress应力tangent相切的normal正交的thequotientofAandBA比B的商normalstress正应力tensilestress拉应力compressivestress压应力shearstress切应力subscript下标prefix前缀stateofstress应力状态Stressdescribestheintensityoftheinternalforceactingonaspecificplane(area)passingthroughapoint.应力用来描述经过某一点的平面上内力的集度。1.4AverageNormalStressinanAxialLoadedBar轴向载荷作用下的平均正应力prismaticbar等截面杆homogeneousmaterial均匀材料isotropicmaterial各向同性材料averagenormalstress平均正应力uniaxialstress单向应力normalforcediagram轴力图Homogeneousmaterialhasthesamephysicalandmechanicalpropertiesthroughoutitsvolume,andisotropicmaterialhasthesesamepropertiesinalldirections.均匀材料在材料内部各处的物理特性和力学特性均相同；各向同性材料在各个方向上的物理特性和力学特性均相同。Asasignconvention,thenormalforcewillbepositiveifitcausestensioninthemember,andnegativeifitcausescompression.根据符号规定，如果轴力导致构件伸长，则轴力为正；如果导致构件缩短，则轴力为负。1.5AverageShearStress平均切应力averageshearstress平均切应力simpleshear简单剪切directshear直接剪切bolt螺栓pin连接销，连接铰pureshear纯剪切Allfourshearstressesmusthaveequalmagnitudeandbedirectedeithertowardorawayfromeachotheratoppositeedgesoftheelement.Thisisreferredtoasthecomplementarypropertyofshear.所有四个切应力必须大小相等，方向则共同指向或共同背离两平面交线，该理论即为切应力互等定理。1.6AllowableStress许用应力allowablestress许用应力factorofsafety安全因数1.7DesignofSimpleConnections简单连接件的设计bearingstress挤压应力TheareaofthecolumnbaseplateBisdeterminedfromtheallowablebearingstressfortheconcrete.压杆基座B的面积可以根据混凝土材料的许用挤压应力确定。Theembeddedlengthlofthisrodinconcretecanbedeterminedusingtheallowableshearstressofthebondglue.嵌入混凝土杆子的嵌入长度l可以根据连接胶的许用切应力确定。Theareaoftheboltforthislapjointisdeterminedfromtheshearstress,whichislargestbetweentheplates.连接搭接板的螺栓面积可以根据其切应力确定，其在两板之间取得最大值。Chapter2Strain应变deformation变形strain应变normalstrain正应变shearstrain切应变dimensionlessquantity无量纲量parallelepiped平行六面体Cartesianstraincomponents直角（笛卡尔）坐标应变分量Thenormalstrainscauseachangeinvolumeoftheelement,whereastheshearstrainscauseachangeinitsshape.Bothoftheseeffectsoccursimultaneouslyduringthedeformation.正应变导致微元体积发生改变，而切应变导致微元形状发生改变。这两种效应在变形中是同时发生的。Chapter3MechanicalPropertiesofMaterials材料力学特性3.1TheTensionandCompressionTest拉伸与压缩实验mechanicalpropertiesofmaterials材料的力学特性tensiontest拉伸实验compressiontest压缩实验specimen实验试件gauge-length标距ball-and-socketjoin