材料力学(绪论)
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内力随外力增加而增加，但有一定的限度，即和材料的强度 有关。
二.截面法
所谓截面法，就是假想地把构件用截面截成两部分，以显示并 确定内力的方法。其步骤可归纳如下： (l)截。欲求某一截面上的内力，就假想地用该截面把构件截 成两部分，任取一部分为研究对象，移去另一部分； (2)代。用作用于截面上的内力代替移去部分对留下部分的作用； (3)平。建立留下部分的平衡条件，确定未知的内力。
早期直升机—原理的认识
现代直升机—科学技术的综合应用
力学的学习目的
社会的发展与进步需要科 学技术的不断发展与创新。
哪类科学技术对于我们社 会的未来最重要？
力学的学习目的
我们不能预言，哪类研究和纯理论探索会 对我们社会的未来作出最大贡献。 同样地， 如果我们不能作出这样的预测，那么我们肯定
可以自信地预言，新知识、新想法、新方法和
2、机械手与机器人
机械手在工业生产中的应用
天津大学研制的 医用缝合机械手
力学的发展－机械手与机器人
六 足 步 行 机 器 人
四足步行机器人
步行机器人的应用前景
从分析研究人体的行走到双足步行机器人的实现，体现 了力学、自动控制和计算机等科学技术的综合应用。
力学的发展－机械手与机器人
北 京 理 工 大 学 研 制
即变形体内在外力作用下产生的变形与构件的原始尺寸相比很微 小的。根据这一假设，在列平衡方程时，可以不考虑外力作用点 处的微小位移，而按变形前的位置和尺寸进行计算。
§1.3 内力、应力和截面法
一、内力(internal force)
材料力学中的内力，就是指外力作用下，固体内部之间相互作用 力的变化量，因它是由外力而引起的各部分之间附加相互作用力 ，所以也称为“附加内力”。
§1.4 位移、变形与应变
构件受外力作用后，各点的位置都要发生移动，称之为位移。
s u
M
N
M s N
2
m
M N MN MN
百度文库
u s
——平均线应变
lim M N MN lim u ——线应变
MN0 MN
s0 s
切应变
§1.5 杆件变形的基本形式
材料力学主要研究长度远大于横截面尺寸的构件，称为杆件 或简称为杆（bar)
什么是力学？
• 力学是研究物体机械运动规律的科学。 • 物体的机械运动是指物体的空间位形（位
置和形状）随时间的变化。
– 移动、转动、流动和变形
• 力学的研究为揭示自然界中与机械运动有 关的规律提供了有效的工具，它也是近代 工程技术的重要理论基础之一。
力学是怎样发展的？
力学的发展始终是和人类社会 活动紧密联系的，它的发展与完善 推动了科学技术和社会的进步。
吉隆坡双塔大厦
建筑物高度增 加会产生什么新问 题？
力学的发展－建筑与桥梁
风载会引起高层建筑物的晃动
双塔大厦利用结构阻尼减小塔体的晃动
力学的发展－建筑与桥梁
现 代 大 跨 度 桥 梁
桥梁跨度增大又会产生什么新问题？
力学的发展－建筑与桥梁
美国华盛顿州塔科马悬索桥
建造设计 风速 60m/s
破坏时的 风速 19m/s
力学的发展－车辆与飞机
3、车辆与飞机
车辆的早期研制与应用
早期的农用车辆
1769年研制的第一辆蒸汽动力车
力学的发展－车辆与飞机
现代车辆研究提出的要求: 舒适、安全、高速、便捷、环保
力学的发展－车辆与飞机
利用计算机分析车辆的动力学问题
力学的发展－车辆与飞机
汽车自动驾驶的实验研究
力学的发展－车辆与飞机
建于1940年，桥长853m
力学的发展－建筑与桥梁
事后分析引起桥梁振动的原因
计算机模拟与仿真
力学的发展－建筑与桥梁
地震对建筑物的影响
如何减小地震 对建筑物的影响？
力学的发展－建筑与桥梁
建筑物减震的模拟实验研究
力学的发展－建筑与桥梁
美国旧金山国际机场新楼使用了移动地基
力学的发展－机械手与机器人
截面法是材料力学的基本研究方法之一，今后经常要用到。
P
P
P
FN=P
三.应力的概念(stress)
内力的集度通常称为应力
F
M
A
p M
pM
ΔF ΔA
A上的平均应力
F
p lim A0
pM
lim A0
A
截面上M点的应力
正应力(Normal Stress)
切应力(sheering stress)
应力的单位： N/m2或Pa (KPa、 MPa、 GPa）
稳定性(stability)—构件承受外力时， 保持原有平衡状态的能力
材料力学的任务： 在满足强度、刚度和稳定性的要求下，为设
计既经济又安全的构件提供必要的理论基础和计 算方法。
§1.2 变形固体的基本假设
材料力学研究的对象是变形固体。 1.连续性假设
假设在变形体所占有的空间内毫无空隙地充满了物质。即认为 材料是密实的。这样，构件内的一些力学量（如各点的位移） 可用坐标的连续函数表示，并可采用无限小的数学分析方法。
早期拱形结构建筑 赵州桥
建于 581－599 年 跨度：37. 4m 拱高：7m
早期建筑的特点： 高度低， 跨度小， 承载能力低，材料 为砖石和木材。
“敞肩拱”的运用为世界桥梁史上的 首创，并有“世界桥梁鼻祖”的美誉。
力学的发展－建筑与桥梁
力学的发展－建筑与桥梁
现代筒体结构建筑
高度：452米 材料：钢筋混凝土
力学是怎样发展的？
力学发展遵循认知规律
指导实践并发现或提出新问题
理性认识（或深入理性认识）
感性认识（或初步理性认识）
力学的发展－建筑与桥梁
1、建筑与桥梁
山西应县木塔
早期筒体结构建筑
比萨斜塔
建于1173－1370年
建于1056年
力学的发展－建筑与桥梁
观察竹子的特征
竹子的横截面
比萨斜塔横截面
力学的发展－建筑与桥梁
智慧的思考 对于我们的未来将是至关重要的。
选自哈佛大学校长 L. H. Summers 2002年5月 在北京大学的演讲
§1.1 材料力学的任务
一、构件应有足够的强度
强度(strength)—构件抵抗破坏的能力
二、构件应有足够的刚度
刚度(rigidity)—构件抵抗变形的能力
三、构件应有足够的稳定性
2.均匀性假设
假设变形体内各点的力学性能完全相同。这样，如果从固体 中任意取出一部分，不论从何处取出，也不论大小，力学性能总 是一样。
3.各向同性假设.
假设在变形固体在各个方向具有相同的力学性质。根据这一假设 ，在研究了材料任一方向的力学性质后，就可以认为其结论对其 它方向也都适用。
4.小变形假设
二.截面法
所谓截面法，就是假想地把构件用截面截成两部分，以显示并 确定内力的方法。其步骤可归纳如下： (l)截。欲求某一截面上的内力，就假想地用该截面把构件截 成两部分，任取一部分为研究对象，移去另一部分； (2)代。用作用于截面上的内力代替移去部分对留下部分的作用； (3)平。建立留下部分的平衡条件，确定未知的内力。
早期直升机—原理的认识
现代直升机—科学技术的综合应用
力学的学习目的
社会的发展与进步需要科 学技术的不断发展与创新。
哪类科学技术对于我们社 会的未来最重要？
力学的学习目的
我们不能预言，哪类研究和纯理论探索会 对我们社会的未来作出最大贡献。 同样地， 如果我们不能作出这样的预测，那么我们肯定
可以自信地预言，新知识、新想法、新方法和
2、机械手与机器人
机械手在工业生产中的应用
天津大学研制的 医用缝合机械手
力学的发展－机械手与机器人
六 足 步 行 机 器 人
四足步行机器人
步行机器人的应用前景
从分析研究人体的行走到双足步行机器人的实现，体现 了力学、自动控制和计算机等科学技术的综合应用。
力学的发展－机械手与机器人
北 京 理 工 大 学 研 制
即变形体内在外力作用下产生的变形与构件的原始尺寸相比很微 小的。根据这一假设，在列平衡方程时，可以不考虑外力作用点 处的微小位移，而按变形前的位置和尺寸进行计算。
§1.3 内力、应力和截面法
一、内力(internal force)
材料力学中的内力，就是指外力作用下，固体内部之间相互作用 力的变化量，因它是由外力而引起的各部分之间附加相互作用力 ，所以也称为“附加内力”。
§1.4 位移、变形与应变
构件受外力作用后，各点的位置都要发生移动，称之为位移。
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N
M s N
2
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M N MN MN
百度文库
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——平均线应变
lim M N MN lim u ——线应变
MN0 MN
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切应变
§1.5 杆件变形的基本形式
材料力学主要研究长度远大于横截面尺寸的构件，称为杆件 或简称为杆（bar)
什么是力学？
• 力学是研究物体机械运动规律的科学。 • 物体的机械运动是指物体的空间位形（位
置和形状）随时间的变化。
– 移动、转动、流动和变形
• 力学的研究为揭示自然界中与机械运动有 关的规律提供了有效的工具，它也是近代 工程技术的重要理论基础之一。
力学是怎样发展的？
力学的发展始终是和人类社会 活动紧密联系的，它的发展与完善 推动了科学技术和社会的进步。
吉隆坡双塔大厦
建筑物高度增 加会产生什么新问 题？
力学的发展－建筑与桥梁
风载会引起高层建筑物的晃动
双塔大厦利用结构阻尼减小塔体的晃动
力学的发展－建筑与桥梁
现 代 大 跨 度 桥 梁
桥梁跨度增大又会产生什么新问题？
力学的发展－建筑与桥梁
美国华盛顿州塔科马悬索桥
建造设计 风速 60m/s
破坏时的 风速 19m/s
力学的发展－车辆与飞机
3、车辆与飞机
车辆的早期研制与应用
早期的农用车辆
1769年研制的第一辆蒸汽动力车
力学的发展－车辆与飞机
现代车辆研究提出的要求: 舒适、安全、高速、便捷、环保
力学的发展－车辆与飞机
利用计算机分析车辆的动力学问题
力学的发展－车辆与飞机
汽车自动驾驶的实验研究
力学的发展－车辆与飞机
建于1940年，桥长853m
力学的发展－建筑与桥梁
事后分析引起桥梁振动的原因
计算机模拟与仿真
力学的发展－建筑与桥梁
地震对建筑物的影响
如何减小地震 对建筑物的影响？
力学的发展－建筑与桥梁
建筑物减震的模拟实验研究
力学的发展－建筑与桥梁
美国旧金山国际机场新楼使用了移动地基
力学的发展－机械手与机器人
截面法是材料力学的基本研究方法之一，今后经常要用到。
P
P
P
FN=P
三.应力的概念(stress)
内力的集度通常称为应力
F
M
A
p M
pM
ΔF ΔA
A上的平均应力
F
p lim A0
pM
lim A0
A
截面上M点的应力
正应力(Normal Stress)
切应力(sheering stress)
应力的单位： N/m2或Pa (KPa、 MPa、 GPa）
稳定性(stability)—构件承受外力时， 保持原有平衡状态的能力
材料力学的任务： 在满足强度、刚度和稳定性的要求下，为设
计既经济又安全的构件提供必要的理论基础和计 算方法。
§1.2 变形固体的基本假设
材料力学研究的对象是变形固体。 1.连续性假设
假设在变形体所占有的空间内毫无空隙地充满了物质。即认为 材料是密实的。这样，构件内的一些力学量（如各点的位移） 可用坐标的连续函数表示，并可采用无限小的数学分析方法。
早期拱形结构建筑 赵州桥
建于 581－599 年 跨度：37. 4m 拱高：7m
早期建筑的特点： 高度低， 跨度小， 承载能力低，材料 为砖石和木材。
“敞肩拱”的运用为世界桥梁史上的 首创，并有“世界桥梁鼻祖”的美誉。
力学的发展－建筑与桥梁
力学的发展－建筑与桥梁
现代筒体结构建筑
高度：452米 材料：钢筋混凝土
力学是怎样发展的？
力学发展遵循认知规律
指导实践并发现或提出新问题
理性认识（或深入理性认识）
感性认识（或初步理性认识）
力学的发展－建筑与桥梁
1、建筑与桥梁
山西应县木塔
早期筒体结构建筑
比萨斜塔
建于1173－1370年
建于1056年
力学的发展－建筑与桥梁
观察竹子的特征
竹子的横截面
比萨斜塔横截面
力学的发展－建筑与桥梁
智慧的思考 对于我们的未来将是至关重要的。
选自哈佛大学校长 L. H. Summers 2002年5月 在北京大学的演讲
§1.1 材料力学的任务
一、构件应有足够的强度
强度(strength)—构件抵抗破坏的能力
二、构件应有足够的刚度
刚度(rigidity)—构件抵抗变形的能力
三、构件应有足够的稳定性
2.均匀性假设
假设变形体内各点的力学性能完全相同。这样，如果从固体 中任意取出一部分，不论从何处取出，也不论大小，力学性能总 是一样。
3.各向同性假设.
假设在变形固体在各个方向具有相同的力学性质。根据这一假设 ，在研究了材料任一方向的力学性质后，就可以认为其结论对其 它方向也都适用。
4.小变形假设