材料力学绪论
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大量的工程问题需要用到材料力学的理论和方 法。
17
航 空 航 天 工 程
Space Shuttle Discovery 18
飞行器
19
前起落架锁连杆安装螺栓(销子)发生断裂。
20
高层建筑
21
大型桥梁
江阴长江大桥
缆索
拉杆
承力柱
桥面
22
江阴长江大桥
缆索
长度可调的拉杆 防撞护栏
23
江阴长江大桥的缆索
材料力学
上海海事大学
2020年10月16日
1
第一章 绪 论
本章内容: 1 材料力学的任务与研究对象 2 材料力学的基本假设 3 外力与内力 4 应力 5 应变 6 胡克定律
2
§1. 1 材料力学的任务与研究对象
本节内容： 1 基本概念 2 材料力学的任务 3 材料力学与工程问题 4 材料力学的研究方法
的力学性能相同。
30
3. 各向同性假设：认为物体内在各个不同方向 上的力学性能相同。
4.小变形假设： 认为构件的变形极其微小， 比构件本身尺寸要小得多。
31
小变形的要点： 1 在列平衡方程求力时，可忽略变形，仍用
变形前的形状和尺寸。 原始尺寸原理 2 在变形分析时，可以直线代曲线。
32
在工程结构中，杆件的基本变形有四种形式。 1. 拉伸或压缩
24
大型桥梁
25
大型水利工程设施
长 江 三 峡 工 程
26
海洋石油钻井平台
27
4 材料力学的研究方法 理论分析方法 探索新理论、新设计、新结构。 实验方法 新理论、新设计、新结构的实验研究或验证。 实验方法在材料力学中占有重要地位。 计算机方法 用计算机和现代计算技术研究材料力学问题。
28
§1. 2 材料力学的基本假设
6
1 基本概念 理论力学 研究刚体，研究力与运动的关系。 材料力学 研究变形体，研究力与变形的关系。
材料力学：是研究工程构件在载荷作用下的内效 应,确定构件在正常工作条件下承载能力的科学
构件: 构成结构物和机械的 单个组成部分
7Biblioteka Baidu
1 基本概念 构件: 组成结构物和机械的单个组成部分。 构件的分类：杆；板、壳体；块体。
在材料力学中，对变形固体作如下假设： 1. 连续性假设：认为整个物体所占空间内毫无
空隙地充满物质。 灰口铸铁的显微组织 球墨铸铁的显微组织
29
普通钢材的显微组织 优质钢材的显微组织
2. 均匀性假设： 认为物体内的任何部分，其
力学性能相同、均匀分布。
3. 各向同性假设：认为物体在各个不同方向上
各向异性
3
真正解决问题，还是材料力学形成以后
达.芬奇(Leonardo da Vinci, 1452-1519) 开始着手解决构件的强度计算问题
伽利略（Galilei, 1564-1642) 两种新的科学（Two New Science) 尝试用解析法求解构件的安全尺寸 从那时起，材料力学在奠基
长期的积累、发展，逐渐完善形成 材料力学
2. 剪切 P
P
33
3. 扭转
4. 弯曲 若同时发生几种基本变形，则称为组合变形。
34
刚度：构件抵抗弹性（可恢复）变形的能力
不因发生过大的弹性变形而失效，例如机床主轴不应变形过 大，否则影响加工精度。
足够的稳定性 稳定性：构件保持原有平衡形式的能力
不因发生因平衡形式的突然转变而失效，例如柱子不能弯等。
11
工程构件的强度、 刚度和稳定问题
强度问题
12
工程构件的强度、刚度和稳定问题
垮塌后的彩虹桥 强 度 问 题
8
材料力学中，主要研究杆件。
轴线为直线的杆: 直杆；
轴线为曲线的杆: 曲杆；
横截面的大小形状 不变的杆：等截面杆； 否则: 变截面杆。 等截面直杆 等直杆。
9
工程中多为梁、杆结构
构件正常工作的条件：
足够的强度
强度：构件抵抗破坏的能力
不因发生断裂 或塑性变形而失效，例如储气罐不应爆破。
足够的刚度
13
工程构件的强度、刚度和稳定问题
刚 度 问 题
14
压杆的弹性稳定性 分析与稳定性设计
工程背景
压杆
15
压杆的弹性稳定性分 析试验
工程背景
16
2 材料力学的任务 1）研究构件的强度、刚度和稳定性； 2）研究材料的力学性能； 3）为合理解决工程构件设计中安全性与经济性
之间的矛盾提供力学方面的依据。 3 材料力学与工程问题
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航 空 航 天 工 程
Space Shuttle Discovery 18
飞行器
19
前起落架锁连杆安装螺栓(销子)发生断裂。
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高层建筑
21
大型桥梁
江阴长江大桥
缆索
拉杆
承力柱
桥面
22
江阴长江大桥
缆索
长度可调的拉杆 防撞护栏
23
江阴长江大桥的缆索
材料力学
上海海事大学
2020年10月16日
1
第一章 绪 论
本章内容: 1 材料力学的任务与研究对象 2 材料力学的基本假设 3 外力与内力 4 应力 5 应变 6 胡克定律
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§1. 1 材料力学的任务与研究对象
本节内容： 1 基本概念 2 材料力学的任务 3 材料力学与工程问题 4 材料力学的研究方法
的力学性能相同。
30
3. 各向同性假设：认为物体内在各个不同方向 上的力学性能相同。
4.小变形假设： 认为构件的变形极其微小， 比构件本身尺寸要小得多。
31
小变形的要点： 1 在列平衡方程求力时，可忽略变形，仍用
变形前的形状和尺寸。 原始尺寸原理 2 在变形分析时，可以直线代曲线。
32
在工程结构中，杆件的基本变形有四种形式。 1. 拉伸或压缩
24
大型桥梁
25
大型水利工程设施
长 江 三 峡 工 程
26
海洋石油钻井平台
27
4 材料力学的研究方法 理论分析方法 探索新理论、新设计、新结构。 实验方法 新理论、新设计、新结构的实验研究或验证。 实验方法在材料力学中占有重要地位。 计算机方法 用计算机和现代计算技术研究材料力学问题。
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§1. 2 材料力学的基本假设
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1 基本概念 理论力学 研究刚体，研究力与运动的关系。 材料力学 研究变形体，研究力与变形的关系。
材料力学：是研究工程构件在载荷作用下的内效 应,确定构件在正常工作条件下承载能力的科学
构件: 构成结构物和机械的 单个组成部分
7Biblioteka Baidu
1 基本概念 构件: 组成结构物和机械的单个组成部分。 构件的分类：杆；板、壳体；块体。
在材料力学中，对变形固体作如下假设： 1. 连续性假设：认为整个物体所占空间内毫无
空隙地充满物质。 灰口铸铁的显微组织 球墨铸铁的显微组织
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普通钢材的显微组织 优质钢材的显微组织
2. 均匀性假设： 认为物体内的任何部分，其
力学性能相同、均匀分布。
3. 各向同性假设：认为物体在各个不同方向上
各向异性
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真正解决问题，还是材料力学形成以后
达.芬奇(Leonardo da Vinci, 1452-1519) 开始着手解决构件的强度计算问题
伽利略（Galilei, 1564-1642) 两种新的科学（Two New Science) 尝试用解析法求解构件的安全尺寸 从那时起，材料力学在奠基
长期的积累、发展，逐渐完善形成 材料力学
2. 剪切 P
P
33
3. 扭转
4. 弯曲 若同时发生几种基本变形，则称为组合变形。
34
刚度：构件抵抗弹性（可恢复）变形的能力
不因发生过大的弹性变形而失效，例如机床主轴不应变形过 大，否则影响加工精度。
足够的稳定性 稳定性：构件保持原有平衡形式的能力
不因发生因平衡形式的突然转变而失效，例如柱子不能弯等。
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工程构件的强度、 刚度和稳定问题
强度问题
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工程构件的强度、刚度和稳定问题
垮塌后的彩虹桥 强 度 问 题
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材料力学中，主要研究杆件。
轴线为直线的杆: 直杆；
轴线为曲线的杆: 曲杆；
横截面的大小形状 不变的杆：等截面杆； 否则: 变截面杆。 等截面直杆 等直杆。
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工程中多为梁、杆结构
构件正常工作的条件：
足够的强度
强度：构件抵抗破坏的能力
不因发生断裂 或塑性变形而失效，例如储气罐不应爆破。
足够的刚度
13
工程构件的强度、刚度和稳定问题
刚 度 问 题
14
压杆的弹性稳定性 分析与稳定性设计
工程背景
压杆
15
压杆的弹性稳定性分 析试验
工程背景
16
2 材料力学的任务 1）研究构件的强度、刚度和稳定性； 2）研究材料的力学性能； 3）为合理解决工程构件设计中安全性与经济性
之间的矛盾提供力学方面的依据。 3 材料力学与工程问题