07-第七章-材料力学绪论

第二篇材料力学第七章绪论§7－1材料力学的研究对象§7－2材料力学的基本假设§7－3外力与内力§7－4正应力与切应力§7－5正应变与切应变材料力学简史具有柱、梁、檩、椽的传统木制房屋结构古代建筑结构古代建筑结构建于辽代（1056年）的山西应县佛宫寺释迦塔塔高9层共67.31米，用木材7400吨900多年来历经数次地震不倒，现存唯一木塔材料力学简史古代建筑结构建于隋代（605年）的河北赵州桥桥长64.4米，跨径37.02米，用石2800吨材料力学简史现代应用34Chapter1.2发电机转子极限设计高耸结构的风震设计机构稳定性纳米科技纳米技术是21世纪科技发展的先锋ElasticityofnanotubesPoncharaletal,Science,199964Chapter1.2竞技体育74Chapter1.2撑竿跳高石墨纤维增强杆材料力学独立出现可以指导工程设计，解决工程问题1638年：《关于两种新科学的叙述与证明》伽利略Galilei1564-1642悬臂梁应力分布简支梁受集中载荷的最大弯矩等强度梁截面形状空、实心圆柱抗弯强度比较材料力学简史GalileodLWChapter1.17LeonardodaVinci设计出等分弹簧系统能量的机构Chapter1.15RobertHooke(1635-1703)Chapter1.19Hookememorialwindow,St.Helen's,Bishopsgate,CityofLondon.WillenChurch由Hooke设计建造的现在还完好的保持原貌“OfSpring”F＝K×xHooke定律Chapter1.110LeonardEuler(1744)'''322'1yCPxyEuler’selastica12Chapter1.1法国科学家纳维1826年著《材料力学》法国科学家库仑（1736－1806）通过实验修正了伽利略的错误，提出了最大切应力强度理论材料力学简史第一部《材料力学》出现17世纪以后，技术革命Clande-Louis-Marie-HenriNavier(1821)“弹性体的平衡和运动”02,2ikikifuuCNavier方程13Chapter1.1SimonDenisPoissonPoisson’sratio纵波和横波14Chapter1.1FoamstructureswithanegativePoisson'sratio,Science,2351038-1040(1987).S.P.Timoshenko在弹性理论基础上建立了梁理论板壳理论弹性振动理论23Chapter1.1§7－1材料力学的研究对象材料力学的主要任务：研究构件在外力作用下的变形、受力与失效（破坏）的规律，为构件设计提供强度、刚度和稳定性的分析理论与方法。构件的承载能力强度：即抵抗破坏的能力刚度：即抵抗变形的能力稳定性：即保持原有平衡状态的能力桥梁结构航空航天目录材料力学的任务美国纽约马尔克大桥坍塌材料力学的任务材料力学的任务两种主要的实际工程构件：杆件和板件杆件：一个方向尺寸》其他两个方向的尺寸板件：一个方向尺寸《其他两个方向的尺寸平板：中面为平面壳：中面为曲面国家奥林匹克体育中心河南省体育中心§7-2材料力学的基本假设•连续性假设：认为整个物体体积内毫无空隙地充满物质在外力作用下，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。•均匀性假设：认为物体内的任何部分，其力学性能相同•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•小变形与线弹性范围ABCFδ1δ2δ远小于构件的最小尺寸，所以通过节点平衡求各杆内力时，把支架的变形略去不计。计算得到很大的简化。§7-3外力、内力外力：按外力作用的方式体积力:是连续分布于物体内部各点的力如物体的自重和惯性力面积力:如油缸内壁的压力，水坝受到的水压力等均为分布力若外力作用面积远小于物体表面的尺寸，可作为作用于一点的集中力。如火车轮对钢轨的压力等按时间分布力：集中力：静载：动载：缓慢加载（a≈0）快速加载（a≠0），或冲击加载内力：外力作用引起构件内部的附加相互作用力求内力的方法－－截面法1、切2、留3、代4、平1F2F5F4F3F§7-4、外力、内力及应力的概念1F2F5F4F3Fmm应用力系简化原理，向截面的中心（形心）C简化，得到主矢FR和主矩M。将主矢FR和主矩M沿三轴分解FN：轴力；Fsy,FSz：剪力；Mx：扭矩；My,Mz：弯距；一点的应力：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0limAdAdAFFp应力的国际单位为Pa1N/m2=1Pa（帕斯卡）1MPa=106Pa1GPa=109Pa应力总量P可以分解成:垂直于截面的分量σ－－正应力平行于截面的分量τ－－切应力应力FpA平均应力:某处单位面积上内力的平均集度§7-4正应力与切应力4F3FFCA4F3FCp§7－5正应变与切应变外力作用下，引起构件内部应力，发生变形。取构件某处的单元体avussuk0limsus平均正应变一点正应变切应变：单元体相邻棱边直角的改变量。单位：rad正应变与切应变均为无量纲量