第01章 绪论
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
在一个相连的基础底板上。国家体育场屋顶钢结构上
覆盖了双层膜结构，即固定于钢结构上弦之间的透明 的上层ETFE膜和固定于钢结构下弦之下及内环侧壁的 半透明的下层PTFE声学吊顶。
一强 度
二 Strength
三
宝成铁路石亭江大桥
关于强度失效的一个真实事故
例一 哥伦比亚号 灾难的原因： 一块泡沫材料 撞击了航天飞 机表面的绝热 层
永远的哥伦比亚号
人民网5月15日讯 负责调查美国“哥伦比亚”号返航途中解体之迷 的科研人员近日发现，在这架“20岁”的航天飞 机今年1月16日升空过程中，突然撞击其左翼的
泡沫绝缘材料“体重虽轻，但威力巨大”，堪
称是“击落哥伦比亚号”的罪魁祸首。当这块泡 沫材料击中航天飞机左翼时，其速度将近每小时 900多公里.专家表示，这块从机身下面主燃料箱 上脱落的轻质泡沫材料对航天飞机左翼的撞击力
为了保证构件能安全可靠地工作，要求它必须具有足够的承载能力
材料力学以“梁、杆”为主要研究对象（the main research objective in mechanics of materials include axially-loaded bars, shafts, beams, and columns)
高达1000公斤左右，结果造成机体表面隔热
保护层出现了大面积的松动或破损，最终导致
“哥伦比亚”号于在今年2月1日返航途中，因超 高温空气从上述“孔洞”入侵而不幸解体
爆炸，上演了一出七名宇航员全部遇难的太空
悲剧。
例二
前起落架锁 连杆安装螺 栓(销子)意 外断裂。
例三
地基 强度 不足 导致 上部 建筑 的倾 斜。
，提高测试的可靠性和安全性。”
130加农炮 身 管
85反坦克炮
身
管
通信电缆/钢丝绳
汽车钢板弹簧
汽车钢板弹簧
刚度
构件在载荷作用下抵抗 变形的能力
Stability(稳定性)
AB杆的稳定问题
导弹发射架的推升机构
柱子受压的稳定性
细长杆受压变弯
一端固定，一端自由 一端固定，一端铰支
Stability(稳定性)
杆件在外力作用下保持原有的 直线平衡位置的能力
§2变形固体的基本假设
Basic assumption about deformed body
1、连续性假设
（Continuity）
球墨铸铁的
显微组织
2、均匀性（Homogeneity）假设： 各处的力学性能完全相同
普通钢材的显微组织 优质钢材的显微组织
20世纪40年代他科玛大桥灾难性破坏促进了对桥梁颤振的研 究 具有不利气动外型的大型桥梁在横风中可能发生以弯曲和扭转 运动的耦合为特征的颤振现象
高刚度的桥面结构
火箭的所有零 件都垂直立起 来组装、垂直 立起来测试、 垂直立起来整 体运输，被称 为“三垂”新 模式。
首次采用“三垂”模式
此次我国载人航天工程飞行试验发射过程中， 首次采用了世界上先进的发射技术，即“三垂 ”发 射模式：垂直测试、垂直运输和垂直发射。“三垂 ’模式能够最大限度地保持火箭和飞船的状态不变
……………………………………………
山西183吨超载货车压塌太原208国道桥
这辆压塌208国道公路桥的六轴货车，车货总重高达183.2吨， 超限运输比率为233.1%，实际载货量接近三个火车皮
强度： Strength
构件在载荷作用下抵抗破坏的 能力
二 刚度
Rigidity
钻床立柱的变形
他 科 玛 大 桥
施工过程中单体构件吊装重量世界最大，为860吨，河中跨拱肋吊 装最大重量480吨，居世界首位。
大桥建设中所使用的16根水平系杆索为“世界之最”：长760米、 直径0.18米、单根重量110吨，以及单根张拉吨位1700多吨，均为 “世界第一”。
是世界上钢结构桥梁建造中现场钢板焊接厚度最大的一座桥， 最厚的一处焊接点厚达0.1米。
y Ey Ey
y x Ex
x
Ex
小变形假设
（Small deformation）
小变形的相对性
§3 外力、内力、应力与应力状态 The external force, The internal force and the stress
1、 The external force（外力）
第01章 绪论
入门
数学
物理学
理论力学
其他
材料力学
土 木 工
土 木 工
结
弹
机
机
构
性
械
械
其
程
程
力
力
零
原
他
材 料
结 构
学
学
件
理
第一节 引言 第二节 变形固体的基本假设 第三节 外力、内力、应力与应力状态 第四节 线应变与切应变 第五节 杆件的内力分量与变形的基本形式
第一节 引 言
构件:组成机械和结构的元件 力学模型： 杆 （bar） 杆:纵向(长度方向)尺寸远比横向(垂 直于长度方向)尺寸要大得多的构件
wk.baidu.com
工程中多为梁、杆结构
国家体育场工程为特级体育建筑，主体结构设计使用 年限100年，耐火等级为一级,抗震设防烈度8度,地下工 程防水等级1级。工程主体建筑呈空间马鞍椭圆形，南 北长333米、东西宽294米，高69米。主体钢结构形成 整体的巨型空间马鞍形钢桁架编织式“鸟巢”结构,钢 结构总用钢量为4.2万吨，混凝土看台分为上、中、下 三层，看台混凝土结构为地下1层，地上7层的钢筋混 凝土框架-剪力墙结构体系。钢结构与混凝土看台上部 完全脱开，互不相连，形式上呈相互围合，基础则坐
3、各向同性假设：各个方向上 的力学性能（参数）完全相同
（Isotropic Materials）
—不同方向上具有 相同的宏观力学性能， y 诸如：弹性常数、强 度指标、韧性指标等 等。
y x
x
各向异性材料（Anisotropic Materials）
—不同方向上具有 不同的宏观力学性能， 诸如：弹性常数、强 度指标、韧性指标等 等。
金茂大厦
高
层
楼高 420.5m
建 筑 与
共 88 层
大
型
桥
梁
曲轴疲劳失效示例
齿轮副损坏
“世界第一钢拱桥”可以用数字体现。今天通车 的卢浦大桥有让人骄傲的“十最”
世界上跨径最大的拱形桥，550米的跨度比排名第二的美国西弗吉 尼亚大桥长出32米。 世界上首座采用箱型拱结构的特大型拱桥，主拱截面世界最大，为 9米高、5米宽，建成后可通过5万吨级的轮船。
覆盖了双层膜结构，即固定于钢结构上弦之间的透明 的上层ETFE膜和固定于钢结构下弦之下及内环侧壁的 半透明的下层PTFE声学吊顶。
一强 度
二 Strength
三
宝成铁路石亭江大桥
关于强度失效的一个真实事故
例一 哥伦比亚号 灾难的原因： 一块泡沫材料 撞击了航天飞 机表面的绝热 层
永远的哥伦比亚号
人民网5月15日讯 负责调查美国“哥伦比亚”号返航途中解体之迷 的科研人员近日发现，在这架“20岁”的航天飞 机今年1月16日升空过程中，突然撞击其左翼的
泡沫绝缘材料“体重虽轻，但威力巨大”，堪
称是“击落哥伦比亚号”的罪魁祸首。当这块泡 沫材料击中航天飞机左翼时，其速度将近每小时 900多公里.专家表示，这块从机身下面主燃料箱 上脱落的轻质泡沫材料对航天飞机左翼的撞击力
为了保证构件能安全可靠地工作，要求它必须具有足够的承载能力
材料力学以“梁、杆”为主要研究对象（the main research objective in mechanics of materials include axially-loaded bars, shafts, beams, and columns)
高达1000公斤左右，结果造成机体表面隔热
保护层出现了大面积的松动或破损，最终导致
“哥伦比亚”号于在今年2月1日返航途中，因超 高温空气从上述“孔洞”入侵而不幸解体
爆炸，上演了一出七名宇航员全部遇难的太空
悲剧。
例二
前起落架锁 连杆安装螺 栓(销子)意 外断裂。
例三
地基 强度 不足 导致 上部 建筑 的倾 斜。
，提高测试的可靠性和安全性。”
130加农炮 身 管
85反坦克炮
身
管
通信电缆/钢丝绳
汽车钢板弹簧
汽车钢板弹簧
刚度
构件在载荷作用下抵抗 变形的能力
Stability(稳定性)
AB杆的稳定问题
导弹发射架的推升机构
柱子受压的稳定性
细长杆受压变弯
一端固定，一端自由 一端固定，一端铰支
Stability(稳定性)
杆件在外力作用下保持原有的 直线平衡位置的能力
§2变形固体的基本假设
Basic assumption about deformed body
1、连续性假设
（Continuity）
球墨铸铁的
显微组织
2、均匀性（Homogeneity）假设： 各处的力学性能完全相同
普通钢材的显微组织 优质钢材的显微组织
20世纪40年代他科玛大桥灾难性破坏促进了对桥梁颤振的研 究 具有不利气动外型的大型桥梁在横风中可能发生以弯曲和扭转 运动的耦合为特征的颤振现象
高刚度的桥面结构
火箭的所有零 件都垂直立起 来组装、垂直 立起来测试、 垂直立起来整 体运输，被称 为“三垂”新 模式。
首次采用“三垂”模式
此次我国载人航天工程飞行试验发射过程中， 首次采用了世界上先进的发射技术，即“三垂 ”发 射模式：垂直测试、垂直运输和垂直发射。“三垂 ’模式能够最大限度地保持火箭和飞船的状态不变
……………………………………………
山西183吨超载货车压塌太原208国道桥
这辆压塌208国道公路桥的六轴货车，车货总重高达183.2吨， 超限运输比率为233.1%，实际载货量接近三个火车皮
强度： Strength
构件在载荷作用下抵抗破坏的 能力
二 刚度
Rigidity
钻床立柱的变形
他 科 玛 大 桥
施工过程中单体构件吊装重量世界最大，为860吨，河中跨拱肋吊 装最大重量480吨，居世界首位。
大桥建设中所使用的16根水平系杆索为“世界之最”：长760米、 直径0.18米、单根重量110吨，以及单根张拉吨位1700多吨，均为 “世界第一”。
是世界上钢结构桥梁建造中现场钢板焊接厚度最大的一座桥， 最厚的一处焊接点厚达0.1米。
y Ey Ey
y x Ex
x
Ex
小变形假设
（Small deformation）
小变形的相对性
§3 外力、内力、应力与应力状态 The external force, The internal force and the stress
1、 The external force（外力）
第01章 绪论
入门
数学
物理学
理论力学
其他
材料力学
土 木 工
土 木 工
结
弹
机
机
构
性
械
械
其
程
程
力
力
零
原
他
材 料
结 构
学
学
件
理
第一节 引言 第二节 变形固体的基本假设 第三节 外力、内力、应力与应力状态 第四节 线应变与切应变 第五节 杆件的内力分量与变形的基本形式
第一节 引 言
构件:组成机械和结构的元件 力学模型： 杆 （bar） 杆:纵向(长度方向)尺寸远比横向(垂 直于长度方向)尺寸要大得多的构件
wk.baidu.com
工程中多为梁、杆结构
国家体育场工程为特级体育建筑，主体结构设计使用 年限100年，耐火等级为一级,抗震设防烈度8度,地下工 程防水等级1级。工程主体建筑呈空间马鞍椭圆形，南 北长333米、东西宽294米，高69米。主体钢结构形成 整体的巨型空间马鞍形钢桁架编织式“鸟巢”结构,钢 结构总用钢量为4.2万吨，混凝土看台分为上、中、下 三层，看台混凝土结构为地下1层，地上7层的钢筋混 凝土框架-剪力墙结构体系。钢结构与混凝土看台上部 完全脱开，互不相连，形式上呈相互围合，基础则坐
3、各向同性假设：各个方向上 的力学性能（参数）完全相同
（Isotropic Materials）
—不同方向上具有 相同的宏观力学性能， y 诸如：弹性常数、强 度指标、韧性指标等 等。
y x
x
各向异性材料（Anisotropic Materials）
—不同方向上具有 不同的宏观力学性能， 诸如：弹性常数、强 度指标、韧性指标等 等。
金茂大厦
高
层
楼高 420.5m
建 筑 与
共 88 层
大
型
桥
梁
曲轴疲劳失效示例
齿轮副损坏
“世界第一钢拱桥”可以用数字体现。今天通车 的卢浦大桥有让人骄傲的“十最”
世界上跨径最大的拱形桥，550米的跨度比排名第二的美国西弗吉 尼亚大桥长出32米。 世界上首座采用箱型拱结构的特大型拱桥，主拱截面世界最大，为 9米高、5米宽，建成后可通过5万吨级的轮船。