1建筑力学建筑力学第四章第四章 构件变形的基本形式构件变形的基本形式 变形固体的概念变形固体的概念 基本假设基本假设 构件变形的基本形式构件变形的基本形式2建筑力学建筑力学工程设计需要解决两方面的问题：工程设计需要解决两方面的问题：1 1、计算结构正常工作时其中每一个构件所受的力；、计算结构正常工作时其中每一个构件所受的力；2 2、在一定外力作用下怎样设计构件才能保证它能、在一定外力作用下怎样设计构件才能保证它能安全可靠工作，同时又经济合理的。安全可靠工作，同时又经济合理的。 材料力学材料力学处理第二方面的问题处理第二方面的问题3建筑力学建筑力学5.1 5.1 变形固体的概念变形固体的概念 工程上所用的构件都是由固体材料制成的，如钢、铸铁、木材、工程上所用的构件都是由固体材料制成的，如钢、铸铁、木材、混凝土等，它们在外力作用下会或多或少地产生变形，有些变形可直混凝土等，它们在外力作用下会或多或少地产生变形，有些变形可直接观察到，有些变形可以通过仪器测出。在外力作用下，会产生变形接观察到，有些变形可以通过仪器测出。在外力作用下，会产生变形的固体称为的固体称为变形固体。变形固体。 变形固体在外力作用下产生的变形可分为变形固体在外力作用下产生的变形可分为弹性变形弹性变形和和塑性变形塑性变形。弹性变形弹性变形指的是变形固体上的外力去掉后可消失的变形；指的是变形固体上的外力去掉后可消失的变形；塑性变塑性变形形指的是变形固体上的外力去掉后变形不能全部消失而残留的部指的是变形固体上的外力去掉后变形不能全部消失而残留的部分变形。分变形。 一般情况下，物体受力后，即有弹性变形，又有塑性变形，一般情况下，物体受力后，即有弹性变形，又有塑性变形，这种变形固体称为这种变形固体称为部分弹性体部分弹性体。但工程中常用的材料，当外力不。但工程中常用的材料，当外力不超过一定范围时，塑性变形很小，忽略不计，认为只有弹性变形，超过一定范围时，塑性变形很小，忽略不计，认为只有弹性变形，这种只有弹性变形的变形固体称为这种只有弹性变形的变形固体称为完全弹性体完全弹性体。我们将研究对象。我们将研究对象堪称完全弹性体。堪称完全弹性体。4建筑力学建筑力学5.2 5.2 基本假设基本假设 假设当作用于物体上的外力不超过某一限度时，将物体假设当作用于物体上的外力不超过某一限度时，将物体看成完全弹性体。看成完全弹性体。1、 连续、均质假设连续、均质假设 假设变形固体在其整个体积内毫无空隙的充满了物体，并假设变形固体在其整个体积内毫无空隙的充满了物体，并且物体的性质各处都一样。且物体的性质各处都一样。 2、 各向同性假设各向同性假设 假设变形固体沿各个方向的力学性能均相同。工程使用的大假设变形固体沿各个方向的力学性能均相同。工程使用的大多数材料，如钢材、玻璃、铜和浇灌很好的混凝土，可以认为多数材料，如钢材、玻璃、铜和浇灌很好的混凝土，可以认为是各向同性的材料。但也存在了不少的各向异性材料。例如轧是各向同性的材料。但也存在了不少的各向异性材料。例如轧制钢材、木材、竹材等，它们沿各方向的力学性能是不同的。制钢材、木材、竹材等，它们沿各方向的力学性能是不同的。3、 弹性假设弹性假设5建筑力学建筑力学5.3 5.3 构件变形的基本形式构件变形的基本形式一、构件分类一、构件分类 工程中构件的种类很多，如杆、板、壳、块体等，如工程中构件的种类很多，如杆、板、壳、块体等，如下图所示。我们研究的构件多属于杆件。杆件指的是长向下图所示。我们研究的构件多属于杆件。杆件指的是长向尺寸远大于横向尺寸的构件。建筑工程中的梁、柱子的以尺寸远大于横向尺寸的构件。建筑工程中的梁、柱子的以及机器上的轴等均属于杆件及机器上的轴等均属于杆件( (简称简称) )。(a) 杆杆(b) 板板(c) 壳壳(d) 块体块体6建筑力学建筑力学二、杆件变形的基本形式二、杆件变形的基本形式 轴向拉伸和轴向压缩轴向拉伸和轴向压缩 在一对大小相等、方向相反、作用线与杆轴线重合的外在一对大小相等、方向相反、作用线与杆轴线重合的外力作用下，杆件将发生长度的变化，即伸长或者缩短。力作用下，杆件将发生长度的变化，即伸长或者缩短。如图如图(a)所示。所示。 剪切剪切 在一对相距很近、大小相等、方向相反的横向外力作用在一对相距很近、大小相等、方向相反的横向外力作用下，杆件的横截面沿外力方向发生相对错动。下，杆件的横截面沿外力方向发生相对错动。如图如图(b)所示。所示。(a)(b)7 弯曲弯曲建筑力学建筑力学 扭转扭转 在一对大小相等、方向相反、位于垂直于杆轴线的两在一对大小相等、方向相反、位于垂直于杆轴线的两平面内的外力偶作用下，杆的相邻两横截面将绕轴线发平面内的外力偶作用下，杆的相邻两横截面将绕轴线发生相对转动。如图生相对转动。如图(c)所所示。示。 在一对大小相等、方向相反、位于杆的纵向平面内的在一对大小相等、方向相反、位于杆的纵向平面内的力偶作用下，杆件的相邻横截面将绕垂直于杆轴线的轴力偶作用下，杆件的相邻横截面将绕垂直于杆轴线的轴发生相对转动，轴线变成曲线。发生相对转动，轴线变成曲线。如图如图(d)所示。所示。(c)(d)