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材料力学MechanicsofMaterials业精于勤而荒于嬉，行成于思而毁于随机械设计制造及其自动化专业主讲：皖西学院机械与电子工程系贾伟建E-Mail:jiaweijian@wxc.edu.cn材料力学MechanicsofMaterials材料力学MechanicsofMaterials业精于勤而荒于嬉，行成于思而毁于随本节课需要解决的问题：1.材料力学是一门什么课？2.为什么要学习材料力学？3.如何学好材料力学？4.材料力学成绩如何确定？5.材料力学的研究对象和任务是什么？6.研究材料力学的方法是什么？7.构件有哪些基本类型？8.构件的变形有哪些基本形式？材料力学MechanicsofMaterials材料力学MechanicsofMaterials业精于勤而荒于嬉，行成于思而毁于随第一讲绪论一、问题的提出材料力学MechanicsofMaterials业精于勤而荒于嬉，行成于思而毁于随一、问题的提出一个故事引发的问题日本战国时期的大名毛利元就在死之前把三个儿子叫来，让他们分别折一枝箭，他们每个人都很轻易的做到了，然后他把三支箭绑在一起让他的儿子去折，结果没有人能够折断。故事的原意是团结就是力量，但我们的问题是:1、为什么三支箭就不容易折断?2、如果箭柄是钢做的，他们能不能折断？为什么？3、如果不是折，而是拉，你认为他们能不能拉断一枝箭？为什么？材料力学MechanicsofMaterials业精于勤而荒于嬉，行成于思而毁于随一、问题的提出一个任务引发的思考张三上班第一天，老板叫他去买一种型钢用来制作结构的主梁，必须满足下面下面这张图的要求：（黄色的梁不能因为在受到q的均布载荷作用下发生过大的变形甚至断裂）qAB我们的问题是：1、究竟应该买什么样牌号的型钢呢？2、如果已经有了某种牌号的型钢制成的梁，那么这根梁能承受多大的q呢？潜在的威胁:1、买的型钢无法承载q发生事故被炒鱿鱼2、买的型钢牌号过大造成浪费被炒鱿鱼材料力学MechanicsofMaterials业精于勤而荒于嬉，行成于思而毁于随一张照片引起的思考45一、问题的提出材料力学MechanicsofMaterials业精于勤而荒于嬉，行成于思而毁于随一张照片引起的思考45一、问题的提出材料力学MechanicsofMaterials业精于勤而荒于嬉，行成于思而毁于随一张照片引起的思考45一、问题的提出材料力学MechanicsofMaterials业精于勤而荒于嬉，行成于思而毁于随究竟是什么原因造成了这样大的裂缝？为什么裂缝的角度是45度？一、问题的提出材料力学MechanicsofMaterials业精于勤而荒于嬉，行成于思而毁于随•理＝6400N/mm2理论滑移力与实际滑移力（Cu）材料力学MechanicsofMaterials业精于勤而荒于嬉，行成于思而毁于随实＝1.0N/mm2材料力学MechanicsofMaterials业精于勤而荒于嬉，行成于思而毁于随二、什么是材料力学二、什么是材料力学材料力学MechanicsofMaterials业精于勤而荒于嬉，行成于思而毁于随以上我们谈到了这么多的问题，大家也许对这些问题不能做出正确的解释和回答，但是有一门课程可以帮助您解决这些问题，这就是材料力学MechanicsofMaterials二、什么是材料力学材料力学MechanicsofMaterials业精于勤而荒于嬉，行成于思而毁于随材料力学主要研究杆件的应力、变形以及材料的宏观力学性能的学科。固体力学的一个基础分支。材料力学是工程设计的基础之一，即结构构件或机器零件的强度、刚度和稳定性分析的基础。二、什么是材料力学材料力学是机械类专业后续课程的重要基础。材料力学是一门研究构件的承载能力以达到安全与经济目的的学科。材料力学MechanicsofMaterials业精于勤而荒于嬉，行成于思而毁于随三、材料力学的研究对象三、材料力学的研究对象材料力学MechanicsofMaterials业精于勤而荒于嬉，行成于思而毁于随在实际工程中，有构件、部件和零件，材料力学中把它们统称为“构件”。三、材料力学的研究对象而构件根据几何特性又可分为杆、板、壳、块，其中杆是工程中最常见、最基本的构件。材料力学MechanicsofMaterials业精于勤而荒于嬉，行成于思而毁于随杆：空间的一个方向的尺寸远大于其他两个方向的尺寸。三、材料力学的研究对象材料力学MechanicsofMaterials业精于勤而荒于嬉，行成于思而毁于随板：空间的一个方向的尺寸（厚度）远小于其他两个方向的尺寸，且各处曲率均为零。三、材料力学的研究对象材料力学MechanicsofMaterials业精于勤而荒于嬉，行成于思而毁于随壳：空间一个方向的尺寸远小于其他两个方向的尺寸，且至少有一个方向的曲率不为零。三、材料力学的研究对象材料力学MechanicsofMaterials业精于勤而荒于嬉，行成于思而毁于随块：空间三个方向的尺寸相差不很大的构件称为块或者块体。三、材料力学的研究对象材料力学MechanicsofMaterials业精于勤而荒于嬉，行成于思而毁于随对于机器零件和一个结构物的设计，包括确定做成结构物的构件的合适尺寸、材料等，以确保它能承受一定的载荷作用，既不产生破坏，又做到经济。三、材料力学的研究对象为了使构件能够正常工作，构件必须具有足够的强度（Strength）、刚度（Stiffness）、稳定性（Stability）。材料力学MechanicsofMaterials业精于勤而荒于嬉，行成于思而毁于随四、强度、刚度和稳定性四、强度、刚度和稳定性材料力学MechanicsofMaterials业精于勤而荒于嬉，行成于思而毁于随强度Strength构件或零部件具有的一种能力：在确定的外力作用下，不发生破裂或过量塑性变形的能力。变形Deformation构件尺寸和形状的变化弹性变形ElasticDeformation外力解除后可以消失的变形塑性变形PlasticDeformation外力解除后不能消失的变形四、强度、刚度和稳定性材料力学MechanicsofMaterials业精于勤而荒于嬉，行成于思而毁于随工程中的强度问题四、强度、刚度和稳定性材料力学MechanicsofMaterials业精于勤而荒于嬉，行成于思而毁于随工程中的强度问题四、强度、刚度和稳定性材料力学MechanicsofMaterials业精于勤而荒于嬉，行成于思而毁于随工程中的强度问题4.75m四、强度、刚度和稳定性材料力学MechanicsofMaterials业精于勤而荒于嬉，行成于思而毁于随工程中的强度问题这也是强度问题四、强度、刚度和稳定性材料力学MechanicsofMaterials业精于勤而荒于嬉，行成于思而毁于随工程中的强度问题断裂的电线杆依然“站岗”不知道哪天下岗。四、强度、刚度和稳定性材料力学MechanicsofMaterials业精于勤而荒于嬉，行成于思而毁于随工程中的强度问题辽宁202国道熊岳大桥断裂四、强度、刚度和稳定性材料力学MechanicsofMaterials业精于勤而荒于嬉，行成于思而毁于随工程中的强度问题四、强度、刚度和稳定性材料力学MechanicsofMaterials业精于勤而荒于嬉，行成于思而毁于随刚度Stiffness是指构件受力后不能发生超过工程允许的弹性变形的能力。四、强度、刚度和稳定性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。材料力学MechanicsofMaterials业精于勤而荒于嬉，行成于思而毁于随稳定性Stability是指构件在压缩载荷的作用下，保持平衡形式不发生突然转变的能力。四、强度、刚度和稳定性稳定失效的例子多见于承受轴向压力的工程构件。翻斗货车的液压机构中的顶杆，如果承受的压力过大，或者过于细长，就有可能突然由直变弯，发生稳定失效。压杆材料力学MechanicsofMaterials业精于勤而荒于嬉，行成于思而毁于随河北一座在建报告厅由于支撑系统失稳造成整体坍塌。四、强度、刚度和稳定性材料力学MechanicsofMaterials业精于勤而荒于嬉，行成于思而毁于随容器在受压以后发生的失稳形态四、强度、刚度和稳定性材料力学MechanicsofMaterials业精于勤而荒于嬉，行成于思而毁于随结构失稳倒塌的瞬间四、强度、刚度和稳定性材料力学MechanicsofMaterials业精于勤而荒于嬉，行成于思而毁于随四、强度、刚度和稳定性所谓强度是指构件受力后不发生破坏或不产生不可恢复的变形的能力；所谓刚度是指构件受力后不发生超过工程允许的弹性变形的能力；所谓稳定性是指构件在压缩载荷的作用下，保持平衡形式不发生突然转变的能力（例如细长直杆在轴向压力作用下，当压力超过一定数值时，在外界扰动下，直杆会突然从直线平衡形式转变为弯曲的平衡形式）。材料力学MechanicsofMaterials业精于勤而荒于嬉，行成于思而毁于随五、材料力学与工程设计五、材料力学与工程设计材料力学MechanicsofMaterials业精于勤而荒于嬉，行成于思而毁于随1940年11月7日，美国华盛顿州塔科马桥因风振致毁。这一严重的桥梁事故，开始促使人们对悬索桥结构的空气动力稳定问题进行研究。该桥主跨长853.4m，全长1810.56m，桥宽11.9m，而梁高仅1.3m。通过两年时间的施工，于1940年7月1日建成通车。但由于当时人们对柔性结构在风作用下的动力响应的认识还不深入，该桥的加劲梁型式极不合理（板式钢梁），导致在中等风速(19m/s)下结构就发生破坏。幸好在桥梁破坏之前封闭了交通。据说，在出事当天，一位记者把车停在桥上，并把一条狗留在车内。桥倒塌时，只有他本人跑到了桥台处。当地的报纸以简洁的标题对这场事故作了报道，“损失：一座桥、一辆汽车、一条狗”。10年以后，才开始重新修建塔科马桥。仍采用悬索桥型式，但加劲梁改为桁架式。新桥总长较旧桥长12m，于1950年10月14日建成通车。该桥破坏时，当地Tacoma报社的编辑LeonardCostsworth恰好路过，并用摄影机记录下一段珍贵的胶片。这才使得后人有机会一睹当年桥毁场面。五、材料力学与工程设计案例1美国Tacoma大桥风毁材料力学MechanicsofMaterials业精于勤而荒于嬉，行成于思而毁于随五、材料力学与工程设计1998年6月3日，德国一列高速列车在行驶中突然出轨，造成100多人遇难身亡的严重后果。事后经过调查，人们发现，造成事故的原因竟然是因为一节车厢的车轮内部疲劳断裂而引起。从而导致了这场近50年来德国最惨重铁路事故的发生。案例2德国高速列车事故材料力学MechanicsofMaterials业精于勤而荒于嬉，行成于思而毁于随1995年夏天，韩国汉城欣欣向荣，堪称亚洲经济奇迹的代表。时髦的三丰百货公司(TheSampoong)是地标，也是汉城在全球快速成功崛起的象征。6月29日下午，这里却成为一场恐怖浩劫的中心。在30秒内，五层百货大楼层层塌陷，导致501人被压死。盛怒的国人追问：是什么造成韩国史上承平时期最惨重的灾难？五、材料力学与工程设计案例3韩国三丰百货大楼坍塌材料力学MechanicsofMaterials业精于勤而荒于嬉，行成于思而毁于随五、材料力学与工程设计材料力学MechanicsofMaterials业精于勤而荒于嬉，行成于思而毁于随三丰集团于1987年开始在这片位于瑞草区，原本用作垃圾填埋场的开阔地上建设三丰百货大楼。按照最初的设计，大楼将被建设成一栋四层的办公楼，但是三丰集团会长李鐏却在建设工程中，将其重新设计成一栋百货大楼。这一改动，导致了很多承重柱被取消以腾出空间，安装自动扶梯。原先的建筑承包商，拒绝按照新的设计继续施工。李鐏因此解雇了他们