《材料力学》绪论 ppt课件
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材料力学课件PPT
力学性质：在外力作用下材料在变形和破坏方面所 表现出的力学性能
一
试
件
和
实
常
验
温
条
、
件
静
载
材料拉伸时的力学性质
材料拉伸时的力学性质
二 低 碳 钢 的 拉 伸
材料拉伸时的力学性质
二 低碳钢的拉伸（含碳量0.3%以下）
e
b
f 2、屈服阶段bc（失去抵抗变 形的能力）
b
e P
a c s
s — 屈服极限
（二）关于塑性流动的强度理论
1．第三强度理论（最大剪应力理论） 这一理论认为最大剪应力是引起材料塑性流动破坏的主要
因素，即不论材料处于简单还是复杂应力状态，只要构件危险 点处的最大剪应力达到材料在单向拉伸屈服时的极限剪应力就 会发生塑性流动破坏。
这一理论能较好的解释塑性材料出现的塑性流动现象。 在工程中被广泛使用。但此理论忽略了中间生应力 2的影响， 且对三向均匀受拉时，塑性材料也会发生脆性断裂破坏的事 实无法解释。
许吊起的最大荷载P。
CL2TU8
解： N AB
A [ ]
0.0242 4
40 106
18.086 103 N 18.086 kN
P = 30.024 kN
6.5圆轴扭转时的强度计算
圆轴扭转时的强度计算
▪ 最大剪应力：圆截面边缘各点处
max
Tr
Ip
max
Wp T
Wp
Ip r
—
抗扭截面模量
3、强化阶段ce（恢复抵抗变形
的能力）
o
b — 强度极限
4、局部径缩阶段ef
明显的四个阶段
1、弹性阶段ob
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___ 不满足上述要求,
不能保证安全工作.
若：不恰当地加大横截面尺寸或
选用优质材料
___ 增加成本,造成浪费
}均 不 可 取
研究构件的强度、刚度和稳定性,还需要了解材料的力学性能。因此在 进行理论分析的基础上，实验研究是完成材料力学的任务所必需的途径和 手段。
目录
10
§1.1 材料力学的任务
四、材料力学的研究对象
m F4
m
F3
F4
F3
目录
17
§1.4 内力、截面法和应力的概念 例如
F
a
a
F
M FS
FS＝F M Fa
目录
18
§1.4 内力、截面法和应力的概念
例 1.1 钻床 求：截面m-m上的内力。
解： 用截面m-m将钻床截为两部分，取上半 部分为研究对象，
受力如图：
列平衡方程:
M
Y 0 FN P
灰口铸铁的显微组织 球墨铸铁的显微组织
目录
12
§1.2 变形固体的基本假设
2、均匀性假设： 认为物体内的任何部分，其力学性能相同 普通钢材的显微组织 优质钢材的显微组织
目录
13
§1.2 变形固体的基本假设
3、各向同性假设： 认为在物体内各个不同方向的力学性能相同
（沿不同方向力学性能不同的材料称为各向异性 材料。如木材、胶合板、纤维增强材料等）
材料力学
目录
1
第一章 绪论
§1.1 材料力学的任务 §1.2 变形固体的基本假设 §1.3 外力及其分类 §1.4 内力、截面法及应力的概念 §1.5 变形与应变 §1.6 杆件变形的基本形式
目录
《材料力学绪论》PPT课件
台
在
刚
工 作
度
中
问 题
摇 摆 幅
度
过
大
h
5
h
h
§1.3 外力及其分类
基本概念: 当取某一构件研究时, 重力及周围的物体或约束对它的力便是外 力, ( 如果为运动的构件, 其上的惯性力也是外力)
根据不同的研究视角, 外力可作如下的分类:
面力
分布力( 风压力, 分布载荷等.) 集中力( 约束反力, 集中载荷等.)
h
Me
17
作业: 1.4 , 1.5 , 1.6 .
h
18
h
1
第一章 绪论
§ 1.1 材料力学的任务
为保证工程结构或机械的正常工作, 构件应有足够的能力担负起应当承受的载
荷. 为此, 受力的构件应满足: 强度 , 刚度 , 稳定性 .
强 度 问 题
篮球框折断
h
2
强度问题
容器的破裂问题
h
3
刚度问题
钻床在工作中立柱弯曲 变形, 影响钻孔的精度
h
4
活
动
平
dy
M N0 2
M L0
h
小的.
14
例1. 两边固定的薄板, 变形后ab, ad 保持为直线, a点沿垂直向下移动了0.025mm. 求: ab边的平均应变, ab, ad 两边的夹角的变化.
250
200
d
解:ab边的平均应变为
b
ma aab 02 .0020 1 5.2 510 4
ab, ad两边的交角变化为
L
L
v
y N
M x N M
u
此介质区域内的平均应变:
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通常用
MPa＝N/mm2 ＝ 10 6 Pa
有些材料常数 GPa＝ kN/mm2 ＝ 10 9 Pa
工程上用 kg/cm2 ＝ 0.1 MPa
正应力s
剪应力
二、轴向拉压时横截面上应力
dA
dN dA •s
N
s dN
N dN s dA
A
A
求应力，先要找到应力在横截面上的分布情况。
应力是内力的集度，而内力与变形有关，所以
绘轴力图
（2）求应力 AB段：A1＝240240mm＝57600mm2
BC段：A2＝370370mm＝136900mm2
s1
N1 A1
50 103 57600
0.87 N
/ mm 2
0.87MPa
s2
N2 A2
150 103 136900
1.1N
/ mm 2
1.1MPa
应力为负号表示柱受压。正应力的正负号与轴力N相同。
Nl
A
l
————虎克定律（Hooke)
EA
l Pl
EA
计算中用得多
lE——N——弹性s横量（Mpa,
Gpa)
s
E
l EA E
实验中用得多
计算变形的两个实例：
1.一阶梯轴钢杆如图，AB段A1＝200mm2，BC和CD段截面积相同A2＝A3＝ 500mm2；l1= l2= l3=100mm。弹性模量E＝200GPa，荷载P1＝20kN，P2 ＝40kN 。试求：（1）各段的轴向变形；（2）全杆AD的总变形；
N1＝-20kN（压） N2＝-10kN（压） N3＝+30kN（拉）
§3 应力
一、应力：
内力在杆件截面上某一点的密集程度
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x
切应变（角应变）
M点处沿x方向的应变： M点在xy平面内的切应变为：
x
lim
x0
s x
g lim ( LM N)
MN0 2
ML0
类似地，可以定义 y , z ,g 均为无量纲的量。
目录
§1.5 变形与应变
例 1.2
c
已知：薄板的两条边
4、稳定性：
在载荷 作用下，构 件保持原有 平衡状态的 能力。
强度、刚度、稳定性是衡量构件承载能力 的三个方面，材料力学就是研究构件承载能力 的一门科学。
目录
§1.1 材料力学的任务
三、材料力学的任务
材料力学的任务就是在满足强度、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。
目录
§1.3 外力及其分类
按外力与时间的关系分类
静载： 载荷缓慢地由零增加到某一定值后，就保持不变或变动很不显著， 称为静载。
动载： 载荷随时间而变化。
如交变载荷和冲击载荷
交变载荷
冲击载荷
目录
§1.4 内力、截面法和应力的概念
内力：外力作用引起构件内部的附加相互作用力。 求内力的方法 — 截面法
传统具有柱、梁、檩、椽的木 制房屋结构
建于隋代（605年）的河北赵州桥桥 长64.4米，跨径37.02米，用石2800 吨
目录
§1.1 材料力学的任务
古代建筑结构
建于辽代（1056年）的山西应县佛宫寺释迦塔 塔高9层共67.31米，用木材7400吨 900多年来历经数次地震不倒，现存唯一木塔
目录
§1.1 材料力学的任务
架的变形略去不计。计算得到很大的简
化。
C
δ1
切应变（角应变）
M点处沿x方向的应变： M点在xy平面内的切应变为：
x
lim
x0
s x
g lim ( LM N)
MN0 2
ML0
类似地，可以定义 y , z ,g 均为无量纲的量。
目录
§1.5 变形与应变
例 1.2
c
已知：薄板的两条边
4、稳定性：
在载荷 作用下，构 件保持原有 平衡状态的 能力。
强度、刚度、稳定性是衡量构件承载能力 的三个方面，材料力学就是研究构件承载能力 的一门科学。
目录
§1.1 材料力学的任务
三、材料力学的任务
材料力学的任务就是在满足强度、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。
目录
§1.3 外力及其分类
按外力与时间的关系分类
静载： 载荷缓慢地由零增加到某一定值后，就保持不变或变动很不显著， 称为静载。
动载： 载荷随时间而变化。
如交变载荷和冲击载荷
交变载荷
冲击载荷
目录
§1.4 内力、截面法和应力的概念
内力：外力作用引起构件内部的附加相互作用力。 求内力的方法 — 截面法
传统具有柱、梁、檩、椽的木 制房屋结构
建于隋代（605年）的河北赵州桥桥 长64.4米，跨径37.02米，用石2800 吨
目录
§1.1 材料力学的任务
古代建筑结构
建于辽代（1056年）的山西应县佛宫寺释迦塔 塔高9层共67.31米，用木材7400吨 900多年来历经数次地震不倒，现存唯一木塔
目录
§1.1 材料力学的任务
架的变形略去不计。计算得到很大的简
化。
C
δ1
材料力学课件第1章绪论
§1-2 变形固体的性质及其基本假设
1、连续性假设：物质密实地充满物体所在空间，毫无 空隙。（可用微积分数学工具）
2、均匀性假设：物体内，各处的力学性质完全相同。
3、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。（这样的材料称为各向同性材料；沿各方 向的力学性质不同的材料称为各向异性材料。
（1）强度：构件的抗破坏能力。
机械加工用的钻床的
立柱，如果强度不够，就 会折断(断裂)或折弯(塑性 变形)；如果刚度不够， 钻床立柱即使不发生断裂 或者折弯，也会产生过大 弹性变形（图中虚线所示 为夸大的弹性变形），从 而影响钻孔的精度，甚至 产生振动，影响钻床的在 役寿命。
（2）刚度：构件的抗变形能力。
4、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。
§1-3 外力及其分类
表面力 体积力
分布力 集中力
静载荷 动载荷
交变载荷 冲击载荷 ……
§1-4 内力、截面法和应力
F1
F3
F2
Fn
假想截面
内力与外力平衡； 内力与内力平衡。
作用在弹性体上 的外力相互平衡
金茂大厦
上海标志性建筑 楼高：420.5m （世界第三，中国第一） 共 88 层 中国传统建筑风格与世界高新 技术的完美结合
金茂大厦 美国建筑师学会室内建筑奖（2019）
空间站和航天器
兵 器 工 业 飞 机 与 导 弹
疲劳引起的破坏
材料力学的任务
在满足强度、刚度、稳定性的要 求下，以最经济的代价，为构件 确定合理的形状和尺寸，选择适 宜的材料，而提供必要的理论基 础和计算方法。
第一章 绪 论
材料力学绪论ppt课件
➢既安全又经济地设计构件
课程的研究方法：理论分析和实验手段相结合
• 一些理论以实验结果得出的某些假设为前提
• 材料的力学性能(材料在外力作用下的变形规律，以及 抵抗变形与破坏的能力)需要通过试验获得。
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19
材料的力学性能
不同材料制成的构件,其承载能力不一样。 构件的强度、刚度、稳定性与制作构件的 材料有关。 材料力学还要通过试验来研究材料的力学 性能,并在此基础上为构件选择合适的材料。
完整版PPT课件
28
2、小变形前提允许以变形前的受力分析代替变形后的受力分析
因构件在外力作用下发生的变形与原尺寸相比非常小， 在计算构件所受的力时，可按构件原始尺寸计算。
B
1 2 l
δ1
FN1
A
A
l
C
F
FN 2
F
δ2
A1
F
求FN1、 FN1 时，仍可 按构件原始尺寸计算。
完整版PPT课件
29
3、小变形前提保证叠加法成立 叠加法指构件在多个载荷作用下产生的变形——
课程特点
特点：“三多”——概念多、公式多、计算多
➢应注意在学习过程中及时归纳总结
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3
课程要求
上课适当作一些笔记，特别是一些补充例题 及其解题思路及方法；平时注意观察，对一般机 械结构有初步了解；学会处理力学问题的一般方 法。
➢由实际问题抽象出力学模型 ，对力学模型进行 分析，运用有关定理解决问题。
17
2000年10月25日上午10时许南京电视台演播厅工
程封顶，由于脚手架失稳，模板倒塌，造成6人死亡，
35人受伤，其中一名死者是南京电视台的摄象记者。
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课程的研究方法：理论分析和实验手段相结合
• 一些理论以实验结果得出的某些假设为前提
• 材料的力学性能(材料在外力作用下的变形规律，以及 抵抗变形与破坏的能力)需要通过试验获得。
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19
材料的力学性能
不同材料制成的构件,其承载能力不一样。 构件的强度、刚度、稳定性与制作构件的 材料有关。 材料力学还要通过试验来研究材料的力学 性能,并在此基础上为构件选择合适的材料。
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28
2、小变形前提允许以变形前的受力分析代替变形后的受力分析
因构件在外力作用下发生的变形与原尺寸相比非常小， 在计算构件所受的力时，可按构件原始尺寸计算。
B
1 2 l
δ1
FN1
A
A
l
C
F
FN 2
F
δ2
A1
F
求FN1、 FN1 时，仍可 按构件原始尺寸计算。
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29
3、小变形前提保证叠加法成立 叠加法指构件在多个载荷作用下产生的变形——
课程特点
特点：“三多”——概念多、公式多、计算多
➢应注意在学习过程中及时归纳总结
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3
课程要求
上课适当作一些笔记，特别是一些补充例题 及其解题思路及方法；平时注意观察，对一般机 械结构有初步了解；学会处理力学问题的一般方 法。
➢由实际问题抽象出力学模型 ，对力学模型进行 分析，运用有关定理解决问题。
17
2000年10月25日上午10时许南京电视台演播厅工
程封顶，由于脚手架失稳，模板倒塌，造成6人死亡，
35人受伤，其中一名死者是南京电视台的摄象记者。
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材料力学第六版PPT-第一章 绪论
刘鸿文浙江大学教授。
长期从事固体力学教学工作。
曾任教育部教材编审委员会委员，国家教委（教育部）工科力学课程教学指导委员会主任委员兼材料力学课程教学指导组组长。
著作有:《材料力学》,《高等材料力学》,《板壳理论》,《材料力学教程》,《材料力学实验》,《简明材料力学》等.《材料力学》第二版于1987年被评为全国高等学校优秀教材获国优奖.《材料力学》第三版于1997年获国家级教学成果一等奖，并获国家科技进步二等奖.第一章绪论(Preface)引言(Introduction)§1-1材料力学的任务及研究对象(The tasks and research objects of mechanics of materials)§1-2变形固体的基本假设(The basic assumptions of deformable body )§1-3力、应力、应变和位移的基本概念( Basic concepts of force、stress、strain and displacement)§1-4杆件变形的基本形式(The basic forms of deformation)引言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.17世纪前后19世纪初扑翼飞机巨大双翼飞机滑翔机飞艇我国祖先的功绩跨度37.02米，全长50.83米世界上最古老的拱桥塔高65.86米，距今已有近前年历史，虽然历经近前年的风雨侵蚀和多次地震、炮击的重创，至今仍巍然耸.用现代力学的观点看，构件的受力特性都较好。
山西应县佛宫寺应县木塔建于1056年20世纪产生的、诸多高新技术，如高层建筑、大跨度悬索桥、海洋平台、精密仪器、机器人、高速列车以及大型水利工程等许多重要工程更是在力学指导下得以实现，并不断发展完善的。
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失效：当荷载达到一定某一数值时，构件会因为 变形过大 或发生破坏而失去效用。
所以构件正常安全使用必须有足够的承载能力
——构件必须满足以下三方面的要求
1、强度 2、刚度 3、稳定性
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24
强度 ：构件在外力作用下抵抗破坏的能力。
图1-5 ta图ca1m-6a 托大架桥
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25
刚度： 构件在外力作用下抵抗变形的能力。
4.理论分析所得出的结论以及由这些结论所推导出的计算
方法、计算公式是否正确，还需要大量的实验验证和生
实践的验证。
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32
§1-3 变形固体及其基本假设
PPT课件
33
一、刚体和变形固体 理论力学把物体看作──刚体 材料力学把物体看作──变形固体
研究变形体力学的平衡方程时，静力学的原理适用。
注意：刚体模型适用的概念、原理、方法，在研 究变形体模型的内部效应（变形）时不适用。
2、均 匀 性 假 设：构件内各点处的力学性能处处相同。 3、各向同性假设：假设构件内的一点在各个方向上的力学
性能是相同的。 4、线弹性假设：变形可分为弹性变形和塑性变形。假设外力
在一定的范围内，构件只产生弹性变形，并且外力与 变形之间符合线性关系，能够直接利用胡克定律。
5、小变形假设：物体的几何形状及尺寸的改变与其总尺寸相
用 的 方
面积力:
分布力： 到的水压力等均为分布力 集中力： 若外力作用面积远小于物体表
式
面的尺寸，可作为作用于一点
的集中力。如火车轮对钢轨的
压力等
按 静载： 缓慢加载（a≈0）
时
间 动载： 快速加载（a≠0），或冲击加载
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39
四
内力
外力作用引起构件内部的附加相互作用力。
比是很微小的。
PPT课件
36
•小变形
A
δ远小于构件的
δ1
最小尺寸，所以通过节 点平衡求各杆内力时，
C
B δ2
把支架的变形略去不计。 计算得到很大的简化。
F
PPT课件
37
§1-4 外力、内力及应力
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38
外力：
按 体积力:是连续分布于物体内部各点的力
外
力
如物体的自重和惯性力
作
如油缸内壁的压力，水坝受
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34
材料力学只研究弹性体的力学性质。
与理论力学中刚体相比，适用公理时注意：
力的可传性公理：
变形不等效
力线平移定理：
PPT课件
变形不等效
35
二、变形固体的基本假设
1、连续性假设：假设构成变形固体的物质毫无空隙地完全充 满了固体所占的几何空间。
微观不连续，宏观连续。 根据这个假设，可以引入无限小 概念，可以用连续函数来表、材料力学的任务
航空航天
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17
四川彩虹桥坍塌
PPT课件
18
美 国 纽 约 马 尔 克 大 桥 坍 塌
PPT课件
19
PPT课件
20
PPT课件
21
比 萨 斜 塔
PPT课件
22
桥梁结构
PPT课件
23
二
• 变形： 在荷载作用下，构件的几何形状和尺寸 都要发生一定程度的改变，这种改变称 为变形。
悬臂梁应力分布
简支梁受集中载荷的最大弯矩
等强度梁截面形状 空、实心圆柱抗弯强度比较
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9
法国科学家 库仑 （1736－1806）
通过实验修正了伽利略的错误，提出了最大切 应力强度理论
法国科学家 纳维 1826年著《材料力学》
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10
§1-2 材料力学的研究对象、
任务和研究方法
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PPT课件
2
§1-1 材料力学简史
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3
古代建筑结构
一 传统具有柱、梁、檩PP、T课椽件 的木制房屋结构
4
古代建筑结构
建于唐末（857年）的山西五台山佛光寺东大殿
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5
古代建筑结构
建于辽代（1056年）的山西应县佛宫寺释迦塔 塔高9层共67.31米，用木材7400吨
900多年来历经数次地PP震T课不件 倒，现存唯一木塔
6
古代建筑结构
2200年以前建造的都江堰安澜索桥
PPT课件
7
古代建筑结构
建于隋代（605年）的河北赵州桥 桥长64.4米，跨径37.02米，用石2800吨
PPT课件
8
§1-1 、材料力学简史
材料力学 独立出现可以指导工程设计，解决工程问题
伽利略 Galile
i
15641642
1638年：《关于两种新科学的叙述与证明》
图1-7 钻床
PPT课件 图1-8 机械臂、机械手 26
F1
F2
图1-9 公路桥的主梁
实际上每个构件都是既需满足强度要求又 要满足刚度要求。有些构件还需要满足稳 定性的要求。
PPT课件
27
稳定性：构件在外力作用下保持其原有平衡状态 的能力（是否会弯折的问题）。
稳定性主要是针对细长的压杆而言的。例如：自 卸式货车的压杆AB。
图1-9 自PP卸T课件式货车
28
图 1-10 挖土机中的杆BC
PPT课件
29
构件的承载能力与下列因素有关：
材料性质：如木材，钢铁； 尺 寸：大、小； 形 状：空心、实心；平放、竖放。 从安全角度考虑：优质材料，构件尺寸粗大；
矛盾 从经济角度考虑：节省材料，减少成本，减轻自重。
PPT课件
30
具体地说，材料力学的任务是研究构件 受力以后的变形和破坏的规律，为设计构件 提供强度、刚度和稳定性的计算依据，力求 使设计的构件既经济又安全、适用。
PPT课件
31
三、材料力学的研究方法
材料力学采用的是 实验─假设─理论分析─试
验验证的研究方法。
1.通过实验来观察事物的具体现象，以求通过具体现象来 探求事物的本质。
2.在实验基础上，略去次要因素，保留主要因素，从而建 立假设，把问题抽象化，用理想的力学模型来代替实际 的问题。
3.建立了力学模型后，用数学和力学进行理论上的分析。
第一章 绪论
PPT课件
1
本章主要介绍材料力学的研究对象、任务和 研究方法，变形固体的基本概念及其基本假设， 杆件在荷载作用下的变形形式。
1.1 材料力学简史
1.2 材料力学的研究对象、任务和研究方法
1.3 变形固体及其基本假设 1.4 外力、内力及应力 1.5 位移、变形及应变 1.6 杆件的变形形式
11
一、材料力学的研究对象
• 结构：建筑物中承受荷载而起骨架作用的部分。
• 如: 屋架 桥梁，
•
铁塔 输电线塔。
• 构件：组成结构的单个部件。 • 荷载：作用于建筑物或结构上的外力和重量。
PPT课件
12
屋架
PPT课件
13
桥梁
PPT课件
14
铁塔
输电线塔
PPT课件
15
材料力学的研究对象是有工程材料 制成的、在荷载作用下的构件。
所以构件正常安全使用必须有足够的承载能力
——构件必须满足以下三方面的要求
1、强度 2、刚度 3、稳定性
PPT课件
24
强度 ：构件在外力作用下抵抗破坏的能力。
图1-5 ta图ca1m-6a 托大架桥
PPT课件
25
刚度： 构件在外力作用下抵抗变形的能力。
4.理论分析所得出的结论以及由这些结论所推导出的计算
方法、计算公式是否正确，还需要大量的实验验证和生
实践的验证。
PPT课件
32
§1-3 变形固体及其基本假设
PPT课件
33
一、刚体和变形固体 理论力学把物体看作──刚体 材料力学把物体看作──变形固体
研究变形体力学的平衡方程时，静力学的原理适用。
注意：刚体模型适用的概念、原理、方法，在研 究变形体模型的内部效应（变形）时不适用。
2、均 匀 性 假 设：构件内各点处的力学性能处处相同。 3、各向同性假设：假设构件内的一点在各个方向上的力学
性能是相同的。 4、线弹性假设：变形可分为弹性变形和塑性变形。假设外力
在一定的范围内，构件只产生弹性变形，并且外力与 变形之间符合线性关系，能够直接利用胡克定律。
5、小变形假设：物体的几何形状及尺寸的改变与其总尺寸相
用 的 方
面积力:
分布力： 到的水压力等均为分布力 集中力： 若外力作用面积远小于物体表
式
面的尺寸，可作为作用于一点
的集中力。如火车轮对钢轨的
压力等
按 静载： 缓慢加载（a≈0）
时
间 动载： 快速加载（a≠0），或冲击加载
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四
内力
外力作用引起构件内部的附加相互作用力。
比是很微小的。
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•小变形
A
δ远小于构件的
δ1
最小尺寸，所以通过节 点平衡求各杆内力时，
C
B δ2
把支架的变形略去不计。 计算得到很大的简化。
F
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§1-4 外力、内力及应力
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38
外力：
按 体积力:是连续分布于物体内部各点的力
外
力
如物体的自重和惯性力
作
如油缸内壁的压力，水坝受
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材料力学只研究弹性体的力学性质。
与理论力学中刚体相比，适用公理时注意：
力的可传性公理：
变形不等效
力线平移定理：
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变形不等效
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二、变形固体的基本假设
1、连续性假设：假设构成变形固体的物质毫无空隙地完全充 满了固体所占的几何空间。
微观不连续，宏观连续。 根据这个假设，可以引入无限小 概念，可以用连续函数来表、材料力学的任务
航空航天
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17
四川彩虹桥坍塌
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18
美 国 纽 约 马 尔 克 大 桥 坍 塌
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19
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20
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21
比 萨 斜 塔
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桥梁结构
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二
• 变形： 在荷载作用下，构件的几何形状和尺寸 都要发生一定程度的改变，这种改变称 为变形。
悬臂梁应力分布
简支梁受集中载荷的最大弯矩
等强度梁截面形状 空、实心圆柱抗弯强度比较
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9
法国科学家 库仑 （1736－1806）
通过实验修正了伽利略的错误，提出了最大切 应力强度理论
法国科学家 纳维 1826年著《材料力学》
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10
§1-2 材料力学的研究对象、
任务和研究方法
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2
§1-1 材料力学简史
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3
古代建筑结构
一 传统具有柱、梁、檩PP、T课椽件 的木制房屋结构
4
古代建筑结构
建于唐末（857年）的山西五台山佛光寺东大殿
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5
古代建筑结构
建于辽代（1056年）的山西应县佛宫寺释迦塔 塔高9层共67.31米，用木材7400吨
900多年来历经数次地PP震T课不件 倒，现存唯一木塔
6
古代建筑结构
2200年以前建造的都江堰安澜索桥
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7
古代建筑结构
建于隋代（605年）的河北赵州桥 桥长64.4米，跨径37.02米，用石2800吨
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8
§1-1 、材料力学简史
材料力学 独立出现可以指导工程设计，解决工程问题
伽利略 Galile
i
15641642
1638年：《关于两种新科学的叙述与证明》
图1-7 钻床
PPT课件 图1-8 机械臂、机械手 26
F1
F2
图1-9 公路桥的主梁
实际上每个构件都是既需满足强度要求又 要满足刚度要求。有些构件还需要满足稳 定性的要求。
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27
稳定性：构件在外力作用下保持其原有平衡状态 的能力（是否会弯折的问题）。
稳定性主要是针对细长的压杆而言的。例如：自 卸式货车的压杆AB。
图1-9 自PP卸T课件式货车
28
图 1-10 挖土机中的杆BC
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构件的承载能力与下列因素有关：
材料性质：如木材，钢铁； 尺 寸：大、小； 形 状：空心、实心；平放、竖放。 从安全角度考虑：优质材料，构件尺寸粗大；
矛盾 从经济角度考虑：节省材料，减少成本，减轻自重。
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具体地说，材料力学的任务是研究构件 受力以后的变形和破坏的规律，为设计构件 提供强度、刚度和稳定性的计算依据，力求 使设计的构件既经济又安全、适用。
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三、材料力学的研究方法
材料力学采用的是 实验─假设─理论分析─试
验验证的研究方法。
1.通过实验来观察事物的具体现象，以求通过具体现象来 探求事物的本质。
2.在实验基础上，略去次要因素，保留主要因素，从而建 立假设，把问题抽象化，用理想的力学模型来代替实际 的问题。
3.建立了力学模型后，用数学和力学进行理论上的分析。
第一章 绪论
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本章主要介绍材料力学的研究对象、任务和 研究方法，变形固体的基本概念及其基本假设， 杆件在荷载作用下的变形形式。
1.1 材料力学简史
1.2 材料力学的研究对象、任务和研究方法
1.3 变形固体及其基本假设 1.4 外力、内力及应力 1.5 位移、变形及应变 1.6 杆件的变形形式
11
一、材料力学的研究对象
• 结构：建筑物中承受荷载而起骨架作用的部分。
• 如: 屋架 桥梁，
•
铁塔 输电线塔。
• 构件：组成结构的单个部件。 • 荷载：作用于建筑物或结构上的外力和重量。
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屋架
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桥梁
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铁塔
输电线塔
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材料力学的研究对象是有工程材料 制成的、在荷载作用下的构件。