Mechanics of Materials主讲：王松平主讲：王松平Tel：13871057399第一章 绪 论1-1 材料力学的任务1-2 材料力学的基本假设1-3 材料力学的研究对象1-4 杆件变形的基本形式1-5 内力、截面法1-6 应力的概念力物体运动（外部效应）破坏材料力学研究受力物体的变形和破坏的规律变形（内部效应）1-1 材料力学的任务动画 1动画2动画3动画4动画5强度(strength) 抵抗破坏(breakway, failure, damage)的能力构件的承载能力：刚度(stiffness) 抵抗变形(deformation)的能力稳定性(stability)保持原有平衡状态的能力构件（member）：工程结构或机械的最小组成部分。1、强度：构件抵抗破坏的能力2、刚度：构件抵抗变形的能力动画6保持原有平衡状态的能力3.稳定性:动画5稳定性：保持原有平衡状态的能力要解决安全与经济的矛盾好材料、大尺寸安全成本高、重量重不经济F材料力学的任务材料力学的任务研究构件在外力作用下变形和破坏的规律；在保证构件满足强度、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；为设计构件提供必要的理论基础和计算方法。1-2 材料力学的基本假设一、连续性假设(Continuity assumption)：物质密实地充满物体所在空间，毫无空隙。（可用连续函数表示各物理量 ）二、均匀性假设(Uniformity assumption)：物体内，各处 的力学性质完全相同。三、各向同性假设(Isotropy assumption)：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)。木材为各向 异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(Anisotropic material)。四、小变形条件：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。 A12A1F2塑性变形(plastic deformation)载荷去掉后不能够消失的那部分变形。F1F2F1弹性变形(elastic deformation)载荷去掉后能够 消失的那部分变形。1-3 材料力学主要研究对象材料力学主要研究对象为等截面直杆块体 blockbarPlateShell工程中多为梁、杆结构大型桥梁的强度 刚度 稳定问题上海南浦大桥上海南浦大桥南京长江大桥美国塔科马大桥，1940年建，7个月后在67m/s 风速下共振倒踏1-4 杆件变形的基本形式拉伸、压缩tension and compression扭转 torsion弯曲 bendingFFMeMeF1-5 内力、截面法一、内力 internal force内力:指由外力作用所引起的附加内力（分布力系）。内力质点与质点之间的相互作用力内力=固有内力+附加内力外力external force 强度、刚度、稳定性 附加内力(1)在所求内力的截面处，假想地用截面将杆件分为两部分。任取一部分作为研究对象，并弃去另部分。二、 截面法F1F2F4F3(1)在所求内力的截面处，假想地用截面将杆件分为两部分。任取一部分作为研究对象，并弃去另部分。(2)其弃去部分对留下部分的作用，用作用在截开面上相应的内力代替。二、 截面法F1F2F4F3F1F4F2F3F1F4 内力是分布力系，可以求出该分布力系向形心简化的主矢和主矩。（3）平衡：对留下的部分建立平衡方程，根据其上的已知外力来计算杆在截开面上的未知内力（此时截开面上的内力对所留部分而言是外力）。FRM OF1F4例FFNMmmFmml求m-m截面上的内力。1-6 应力的概念内力是分布力系。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，因为“破坏”或“失效”往往从内力集度最大处开始。应力一点处内力集（中程）度。1. 应力（stress)的概念：（1）平均应力：（2）全应力（总应力）：2. 应力的表示：ACFpp称为C点的应力。p是一个矢量。Cp（3）全应力的分解：正应力垂直于截面；切应力位于截面内。 pC正应力（Normal Stress）和切应力(Shear Stress)（4）应力的单位：1Pa=1N/m21MPa=1106N/m21GPa=1109N/m210kgf/cm2=1MPa