材力讲义1和2.doc
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引 言
材料力学学科介绍
理论力学（刚体力学）
材料力学（变形体力学）
材料力学内容涉及：固体力学（应力分析）
材料学（材料的力学行为）
材料力学既具基础性，又具应用性。
材料力学是机械专业的技术基础课。
赵州桥建于隋大业(公元605-618)年间，是著名匠师李春建造。桥长64.40米，跨径37.02米，是当今世界上跨径最大、建造最早的单孔敞肩型石拱桥。
泰坦尼克号沉没原因
材料力学的研究对象
构件——工程结构或机构系统的组成部分
构件（变形固体）的几何分类
杆 (Bar)——梁、轴、柱
板 (Plate)、壳 (Shell)
块体 (Body)
材料力学主要以杆件为研究对象
材料力学的研究内容
——研究构件在外力作用下的变形、受力与破坏或失效的规律。
材料力学的研究方法
——实验分析、理论研究
建立在实验基础之上，面向工程变形体（杆件）的局部问题
材料力学的学习方法与教学要求
材料力学研究方法遵循认识论的基本法则：实践-理论-实践
理论：课堂听讲、按时完成作业、积极答疑
实验：积极准备（实验预习）、细心操作（实验操作）、认真总结（撰写实验报告）
考核：
平时成绩：２０％
实验成绩：１０％
期末考试：７０％
第1章 绪论
§1.１材料力学的任务
一．构件失效的概念
破坏、失效（failure）——工程构件在外力作用下丧失正常功能的现象
失效形式：
强度失效(Strength)——塑性变形或断裂
刚度失效(Rigidity)——过量弹性变形
稳定失效(Stability)——突然失衡
要使工程构件能正常工作，它应满足以下条件：
强度要求——构件有足够抵抗破坏的能力（避免构件发生断裂或屈服）
刚度要求——构件有足够抵抗变形的能力（避免构件发生过大的变形）
稳定性要求——构件有足够保持原有平衡形态的能力（如跳高的撑杆，建筑上的脚手架等压杆）
二．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
1、连续性假设(Continuity Assumption)—认为组成固体的物质不留空隙地充满了固体的体积
2、均匀性假设(Homogenization Assumption)—认为固体内到处具有相同的力学性能
3、各向同性假设(Isotropy Assumption)—认为固体在所有方向上具有相同的力学性能。
各向异性：木材顺纹方向难拉坏，垂直方向则易坏
4、小变形假设(Small Deformation)—认为固体在外力作用下产生的变形与固体本身的几何尺寸相比是很小的（所以变形不影响平衡）
§1.3 外力及其分类
外力(External Force)：变形体外部对变形体的作用力。
外力分类：
按静力平衡关系分—外加载荷（主动力）与约束力（被动力）
按作用方式分—表面力（包括：集中力与分布力）与体积力（如重力）
分布力—连续作用在物体表面的力；（如风力，水压或油压；房屋对房梁的压力）
集中力—外力分布面积远小于物体的表面积，或沿杆件轴线分布范围远小于轴线长度时的分布力
按载荷与时间关系分—静载荷与动载荷（包括交变载荷和冲击载荷）
§1.4 内力、截面法和应力的概念
内力(Internal Forces)
变形体受力后，由于变形，其内部各点均会发生相对位移，因而产生相互作用力。（抵抗变形的力）
这种内力是由外力的变化引起的。(变形固体不受外力时，其内部各质点间依旧有相互作用。这种相互作用不是材料力学研究的范畴，属于物理中微观粒子间作用力。)
变形固体受力特征
弹性体各部分平衡 ＜——＞ 内力和外力共同构成平衡力系
研究内力的方法——截面法(Section Method)
变形体内力的特征:
(1)连续分布力系
(2)与外力组成平衡力系(特殊情形下内力本身形成自相平衡力系)
内力主矢与主矩
如果外力已知，通过静力学平衡方程可求得内力的主矢与主矩（将截面上的内力向截面上任意一点进行简化，
得到主矢和主矩）
内力分量(Components of the Internal Forces)：
FRx——轴力(FN)， FRy , FRz——剪力(FQ)
Mx——扭矩(T)，My , Mz——弯矩M
在确定的坐标系中,轴力、剪力、扭矩、弯矩及其可能产生的变形效应
应用截面法求内力步骤
①欲求某一截面上的内力时，就沿该截面假想地将变形体分成两部分，任意取出一部分为研究对象，
并舍去另一部分。
②用作用于截面上的内力代替舍去部分对取出部分的作用。
③建立取出部分的静力学平衡方程，确定内力。
应力(Stress)
应力—分布内力在一点的集度（应力就是单位面积上的内力）
工程构件，大多数情形下，内力并非均匀分布，集度的定义不仅准确而且重要
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