材料力学研究对象及任务
《材料力学》研究对象
《材料力学》任务：主要研究工程材料的力学性
能及构件强度、刚度和稳定性的计算理论，从而 为构件选用适宜的材料，设计科学、合理的截面 形状和尺寸，达到既安全又经济的设计要求。
绪论
1.2 变形固体及其理想化
1、变形固体 不能忽略变形的构件
2、变形固体理想化假设
连续性的假设 物质密实地充满物体所在空间，毫无空隙 均匀性假设 物体内，各处的力学性质完全相同 各向同性假设 组成物体的材料沿各方向的力学性质完全相同 小变形假设 材料力学所研究的构件在载荷作用下的变形与
最早的蒸汽机车
20世纪中，一些高科技及其在各工业领域的应 用与力学特别是工程力学密不可分。
高层建筑与大型桥梁
桥面结构
立柱与缆索
桥墩
海洋石油钻井平台
高速列车
台北101大厦
第一章 绪论
•1.1 材料力学的任务 •1.2 变形固体及其理想化 •1.3 内力、截面法和应力的概念 •1.4 变形与应变 •1.5 杆件变形的基本形式
F
A
截开： 代替： 平衡：
A F
简图
F A
FX 0 N F 0
N X
NF
绪论
F F
1.3 内力、截面法和应力的概念
绪论
应力:是内力分布集度，即单位面积上的内力
p＝dF/dA 应力或总应力 p 2 2 2
沿截面法向(或垂直于截面)的应力分量称为“正应力”
沿截面切向(或位于截面内)的应力分量称为“切应力”
屋 架 结 构 中 的 拉 压 杆
塔 式 结 构 中 的 拉 压 杆
桥 梁 结 构 中 的 拉 杆
剪 切 变形
受力特点：由垂直于杆轴方向的一对大小相等、 方向相反、作用线很近的横向外力引起的。
变形特点：横截面沿外力作用方向发生相对错动。
螺 栓
连 接 键
销钉
螺 栓
扭转变形
受力特点：由垂直于杆轴线平面内的力偶作用引起的
扭转 Torsion
平面弯曲 Bending
组合变形
杆件变形的基本形式
外力特点
变形特点
绪论
1.1 材料力学的任务
构件：机械、土木及其他工程结构的零、部件 载荷：构件受到的外力及自身重量
板 壳
杆件
块体
1.1 材料力学的任务
绪论
构件安全性指标
强度：构件抵抗断裂或过量塑性变形的能力 刚度：构件抵抗弹性变形的能力 稳定性：构件维持其原有平衡构形的能力
经济性要求
1.1 材料力学的任务
绪论
1.3 内力、截面法和应力的概念
截面法
F F
绪论
1.3 内力、截面法和应力的概念
截面法
y FR M
C x
z
绪论
y My
Mz z
FR Fsy
M
C FN
Fsz
Tx
FN－轴力；Fsy、Fsz－剪力 T－扭矩；My、Mz－弯矩
1.3 内力、截面法和应力的概念
绪论
截面法：将杆件假想的切开以显示内力，并由平衡 方程建立内力与外力间的关系以确定内力值的方法。
C
z
dx
x
90
dx
du
dx
线应变(或正应变):ε=du/dx 角应变(或切应变):γ
绪论
1.5 杆件变形的基本形式
直杆
曲杆 轴线
等截面杆变截面杆 横截面源自材料力学重点研究对象：等直杆
1.5 杆件变形的基本形式
轴向拉伸或压缩变形
受力特点：作用线与杆轴重合的外力引起的。
拉伸
压缩
变形特点：杆轴沿外力方向伸长或缩短， 主要变形是长度的改变
变形特点：相邻横截面绕杆轴产生相对旋转变形。
对称扳手拧紧镙帽
弯曲变形
受力特点：是由垂直于杆件轴线的横向力或作用 在杆件的纵向平面内的力偶引起的
变形特点：杆轴由直变弯，杆件的轴线变成曲线。
计算简图
计算简图
阳台
阳台梁是受弯构件
内容 种类
轴向拉伸 及 压缩
Axial Tension
剪切 Shear
切一刀（在欲求内力的截面处将杆件假想地切成两 部分）。
取一部（一般取外载荷较简单的那部分作为研究对 象，舍弃另一部分）。
加内力（在所取部分的截面形心处，加不为零的内 力分量，它是舍弃部分对保留部分的作用力）。
求平衡（将所取部分的全部外力和内力代入静力学 平衡方程求解）。
1.3 内力、截面法和应力的概念 例如： 截面法求N。
原始尺寸相比甚小，故对构件进行受力分析时 可忽略其变形。
绪论
1.3 内力、截面法和应力的概念
内力：变形固体在受到外力作用时，变形固体 内部各相邻部分之间的相互作用力的改变量。
附加内力（由外力引起变形所产生的）
内力是成对出现的，大小相等，方向相反， 分别作用在构件相邻的两部分上，随着外力 的施加而产生，随着外力的消失而消失。
1.3 内力、截面法和应力的概念
绪论
应力的单位: N / m2 即帕斯卡 Pa
1N / m2 1Pa 1MPa = 106 Pa
1GPa = 109 Pa
绪论
1.4 变形与应变
变形：构件在外力作用下尺寸和形状一般都将发生改变。
位移：构件在变形的同时，其上的点、面相对于初始位 置发生的变化量。
y
成绩构成
平时成绩（30 %）+期末考试（70 %） 平时：考勤、作业、回答问题、学习态度
课堂纪律
参考书
范钦珊，«材料力学»，清华大学出版社。 束德林，«工程材料力学性能»，机械工程出版社。 戴保青，«材料力学»，北京航空航天大学出版社。
20世纪以前,在力学知识的积累、 应用和完善的基础上，逐渐形成 和发展起来的蒸汽机、内燃机、 铁路、桥梁、舰船、兵器等大型 工业推动了近代科学技术和社会 的进步。