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1、主讲：殷主讲：殷 民民材 料 力 学 航天航空学院航天航空学院力学教学实验中心力学教学实验中心二零零九年二月二零零九年二月办公地点：中一楼办公地点：中一楼2112室室答疑时间：周三下午答疑时间：周三下午3,4节节答疑地点：中一楼答疑地点：中一楼2101室室 ：材料力学材料力学材料力学材料力学的主要内容：的主要内容：的主要内容：的主要内容：一、基本变形一、基本变形一、基本变形一、基本变形 第第第第1 1 1 1章章章章 “绪论绪论绪论绪论”第第第第2 2 2 2章章章章 “轴向拉伸与压缩轴向拉伸与压缩轴向拉伸与压缩轴向拉伸与压缩”第第第第3 3 3 3章章章章 “扭转扭转扭转扭转”附录附录附录附
2、录A A A A“截面图形的几何性质截面图形的几何性质截面图形的几何性质截面图形的几何性质”第第第第4 4 4 4章章章章 “弯曲内力弯曲内力弯曲内力弯曲内力”第第第第5 5 5 5章章章章 “弯曲应力弯曲应力弯曲应力弯曲应力”第第第第6 6 6 6章章章章 “弯曲变形弯曲变形弯曲变形弯曲变形”二、组合变形二、组合变形二、组合变形二、组合变形 第第第第7 7 7 7章章章章 “应力状态分析应力状态分析应力状态分析应力状态分析”第第第第8 8 8 8章章章章 “强度理论强度理论强度理论强度理论”第第第第9 9 9 9章章章章 “组合变形组合变形组合变形组合变形”三、专题三、专题三、专题三、专题
3、第第第第12121212章章章章 “动载荷动载荷动载荷动载荷”第第第第13131313章章章章 “疲劳强度疲劳强度疲劳强度疲劳强度”第第第第14141414章章章章 “压杆稳定性压杆稳定性压杆稳定性压杆稳定性”第第第第15151515章章章章 “联接件的强度联接件的强度联接件的强度联接件的强度”2424学时（理论课）学时（理论课）4 4学时（习题课）学时（习题课）4 4学时（实验课）学时（实验课）共共6464学时学时1010学时（理论课）学时（理论课）4 4学时（习题课）学时（习题课）4 4学时（实验课）学时（实验课）1010学时（理论课）学时（理论课）4 4学时（习题课）学时（习题课）本课程
4、的主要特点：本课程的主要特点：1.1.概念新，公式多，理论联系实际概念新，公式多，理论联系实际2.2.重视课堂、作业、实验三个环节重视课堂、作业、实验三个环节4.4.多媒体教学：信息量大、节奏快多媒体教学：信息量大、节奏快3.3.注意每章的基本要求和解题思路注意每章的基本要求和解题思路期末成绩：考试（期末成绩：考试（80%）作业（作业（10%）实验（实验（10%）学习学习材料力学材料力学的方法的方法理论联系实际理论联系实际观察试验，分析归纳，总结规律；观察试验，分析归纳，总结规律；抽象简化，演绎推理，建立理论；抽象简化，演绎推理，建立理论；用于实践，验证完善，不断发展。用于实践，验证完善，不断
5、发展。第一章第一章 绪绪 论论1-1 1-1 材料力学的任务材料力学的任务结构物由若干个构件组成，构件分为：杆、板、壳、结构物由若干个构件组成，构件分为：杆、板、壳、块体四大类；块体四大类；构件应具有足够的承受载荷的能力；构件应具有足够的承受载荷的能力；材料力学是研究杆类构件承载能力的一门科学；材料力学是研究杆类构件承载能力的一门科学；构件的承载能力包括三个方面：构件的承载能力包括三个方面：强度强度-构件抵抗破坏的能力构件抵抗破坏的能力 刚度刚度-构件抵抗变形的能力构件抵抗变形的能力 稳定性稳定性-构件保持初始平衡形式的能力构件保持初始平衡形式的能力任务任务:在安全和经济前提下，对构件进行材料
6、和截在安全和经济前提下，对构件进行材料和截面的设计。面的设计。第一章第一章 绪绪 论论1-2 1-2 材料力学与生产实践的关系（自学）材料力学与生产实践的关系（自学）变形固体变形固体变形固体变形固体：在力的作用下，会发生变形的固体。：在力的作用下，会发生变形的固体。：在力的作用下，会发生变形的固体。：在力的作用下，会发生变形的固体。变形固体的变形固体的变形固体的变形固体的基本假设基本假设基本假设基本假设：均匀连续假设：各点同性，没有间隙均匀连续假设：各点同性，没有间隙均匀连续假设：各点同性，没有间隙均匀连续假设：各点同性，没有间隙 各向同性假设：各个方向性质相同各向同性假设：各个方向性质相同各
7、向同性假设：各个方向性质相同各向同性假设：各个方向性质相同 小变形假设：弹性变形相对构件尺寸非常微小小变形假设：弹性变形相对构件尺寸非常微小小变形假设：弹性变形相对构件尺寸非常微小小变形假设：弹性变形相对构件尺寸非常微小弹性变形弹性变形弹性变形弹性变形：卸载时能够消失或恢复的变形卸载时能够消失或恢复的变形 塑性变形塑性变形塑性变形塑性变形：卸载时不能消失或恢复的变形卸载时不能消失或恢复的变形1-3 1-3 变形固体的基本假设变形固体的基本假设理论力学和材料力学的区别：理论力学和材料力学的区别：理论力学理论力学材料力学材料力学学科分类：学科分类：一般力学一般力学固体力学固体力学研究对象：研究对象
8、：刚体刚体变形体变形体研究内容：研究内容：力的平衡及运动规律力的平衡及运动规律物体本身的变形等物体本身的变形等力学效应：力学效应：力作用的外效应力作用的外效应力作用的内效应力作用的内效应第一章第一章 绪绪 论论1-3 1-3 变形固体的基本假设变形固体的基本假设理论力学理论力学理论力学理论力学研究物体机械运动一般规律的学科研究物体机械运动一般规律的学科研究物体机械运动一般规律的学科研究物体机械运动一般规律的学科材料力学材料力学材料力学材料力学研究构件承受载荷能力的学科研究构件承受载荷能力的学科研究构件承受载荷能力的学科研究构件承受载荷能力的学科外力：外力：外力：外力：作用在构件上的所有载荷和支
9、座反力；作用在构件上的所有载荷和支座反力；外力按形式可以分为：外力按形式可以分为：集中力、集中力偶、分布集中力、集中力偶、分布力和分布力偶力和分布力偶；外力按性质可以分为：外力按性质可以分为：静载荷：静载荷：载荷由零缓慢增加，到达某值后保持不变载荷由零缓慢增加，到达某值后保持不变 动载荷：动载荷：引起构件加速度的突加载荷或冲击载荷引起构件加速度的突加载荷或冲击载荷 交变载荷：交变载荷：随时间作周期变化的载荷随时间作周期变化的载荷第一章第一章 绪绪 论论1-4 1-4 内力和应力内力和应力内力：内力：内力：内力：在外力作用下，构件内各质点的相应位置发生在外力作用下，构件内各质点的相应位置发生在外
10、力作用下，构件内各质点的相应位置发生在外力作用下，构件内各质点的相应位置发生了变化，从而引起的各质点间相互作用力的改变量，了变化，从而引起的各质点间相互作用力的改变量，了变化，从而引起的各质点间相互作用力的改变量，了变化，从而引起的各质点间相互作用力的改变量，又称又称又称又称“附加内力附加内力附加内力附加内力”。内力随外力的增加而增加，直至构件发生破坏；内力随外力的增加而增加，直至构件发生破坏；内力随外力的增加而增加，直至构件发生破坏；内力随外力的增加而增加，直至构件发生破坏；截面法截面法截面法截面法是显示和确定内力的一种方法；是显示和确定内力的一种方法；是显示和确定内力的一种方法；是显示和确
11、定内力的一种方法；内力在截面上是连续分布的，截面法只能确定截面上内力在截面上是连续分布的，截面法只能确定截面上内力在截面上是连续分布的，截面法只能确定截面上内力在截面上是连续分布的，截面法只能确定截面上分布内力的合力（或合力偶矩）。分布内力的合力（或合力偶矩）。分布内力的合力（或合力偶矩）。分布内力的合力（或合力偶矩）。第一章第一章 绪绪 论论1-4 1-4 内力和应力内力和应力（1）一分为二）一分为二（2）去）去一一留一留一（3）平衡求解）平衡求解FFFN已知：已知：F，L，a (暂不考虑自重暂不考虑自重)求：求：m-m截面上的内力。截面上的内力。FLamm解：解：在在m-m截面将构件一分为
12、二；截面将构件一分为二；取构件上部作为研究对象；取构件上部作为研究对象；先画外力，再画内力；先画外力，再画内力；FQM 列平衡方程：列平衡方程：Fx=0 M=0Q=FM=Fa讨论：讨论：a增大，增大，Q不变，不变，M增大增大 若考虑构件的自重。若考虑构件的自重。第一章第一章 绪绪 论论1-4 1-4 内力和应力内力和应力第一章第一章 绪绪 论论1-4 1-4 内力和应力内力和应力 问题：问题：A、B两根构件，材料相同，两根构件，材料相同，内力是否相等？若内力是否相等？若F 同时增同时增 加，哪根构件先破坏？加，哪根构件先破坏？（B）（A）FF 应力：内力分布的集度应力：内力分布的集度dAdA全
13、应力全应力正应力正应力切应力切应力 应力的单位：应力的单位：MPa=106Pa 构件中某点的应力不仅与该点的位置有关，而且与该点所构件中某点的应力不仅与该点的位置有关，而且与该点所处截面的方位有关。处截面的方位有关。通常用围绕某点截取一个无限小的正六面体来表示该点的通常用围绕某点截取一个无限小的正六面体来表示该点的应力情况，称为应力情况，称为单元体单元体。单元体很小，可以认为单元体很小，可以认为:(1)各个面上的应力均匀分布；各个面上的应力均匀分布；(2)相互平行的平面上，应力大小和性质完全相同。相互平行的平面上，应力大小和性质完全相同。单向应力单向应力纯剪切纯剪切切切应力互等定理：应力互等定
14、理：在单元体互相在单元体互相垂直的截面上，垂直于截面交线垂直的截面上，垂直于截面交线的切应力大小相等，而方向均指的切应力大小相等，而方向均指向或背离此交线。向或背离此交线。第一章第一章 绪绪 论论1-4 1-4 内力和应力内力和应力位移：位移：位移：位移：一点从一点从A A位置移动到位置移动到B B位置，位置，ABAB连线称为该点的连线称为该点的线位移；线位移；一线段发生旋转，转过的角度称为该线段的一线段发生旋转，转过的角度称为该线段的角位移；角位移；理论力学研究刚体位移，材料力学研究变形位移；理论力学研究刚体位移，材料力学研究变形位移；应变：应变：线应变：线段相对的变形量；线应变：线段相对的
15、变形量；切应变：角度的改变量；切应变：角度的改变量；BFACdxu+duudxdy线应变反映了构件线应变反映了构件尺寸尺寸的变化；的变化；切应变反映了构件切应变反映了构件形状形状的变化。的变化。第一章第一章 绪绪 论论1-5 1-5 位移、变形和应变位移、变形和应变胡克定律：胡克定律：E、G为材料的弹性模量和切变模量为材料的弹性模量和切变模量拉伸与压缩拉伸与压缩拉伸与压缩拉伸与压缩F FF F扭转扭转扭转扭转弯曲弯曲弯曲弯曲MMMM剪切剪切剪切剪切F FF FT T T T第一章第一章 绪绪 论论1-6 1-6 杆件变形的基本形式杆件变形的基本形式5 5初步了解杆件各基本变形的受力、变形特点。初步了解杆件各基本变形的受力、变形特点。第一章的基本要求第一章的基本要求1 1掌握构件强度、刚度和稳定性的概念，明确材料掌握构件强度、刚度和稳定性的概念，明确材料 力学课程的主要任务；力学课程的主要任务；2 2了解变形固体的概念及其基本假设；了解变形固体的概念及其基本假设；3 3理解内力的概念，初步掌握利用截面法求解构件理解内力的概念，初步掌握利用截面法求解构件 内力的方法；内力的方法；4 4理解应力（正应力、切应力）和应变（线应变、理解应力（正应力、切应力）和应变（线应变、切应变）的概念；切应变）的概念；今天没有作业请预习第一章“轴向拉伸与压缩”