第一章 绪论
授课学时: 2学时
主要内容:构件的强度、刚度、稳定性的概念;内力、应力、应变的理解和定义。
$1.1 材料力学的任务
1.材料力学的任务
在满足强度、刚度、稳定性的要求下,为设计既经济又安全的杆件,提供必要的理论基础和计算方法。
2.强度、刚度、稳定性的概念
强度是指构件在载荷作用下抵抗破坏的能力。
刚度是指构件在载荷作用下抵抗变形的能力。
稳定性是指构件在载荷作用下保持原有平衡形态的能力。
$1.2材料力学的基本假设
1.连续性假设
物体的结构是密实、无空隙的,因而其力学性能是连续的。
2.均匀性假设
物体内各点材料均匀分布,其力学性能是均匀一致的。
3.各向同性假设
物体内任一点处沿各个方向的力学性能都相同。
4.小变形假设
材料力学研究的问题,仅限于变形的大小远小于构件的原始尺寸的情况。在小变形条件下,研究构件的平衡和运动时,可以忽略构件的变形,而按构件变形前的原始尺寸进行分析计算。
$1.3内力、应力、应变和截面法
1.内力
指构件在外力的作用下,内部相互作用力的变化量,即构件内部各部分之间的因外力作用而引起的附加相互作用力,称为“附加内力”,简称“内力”。构件的内力随外力增加而增大,但增加到某一限度时,构件将发生破坏,所以内力是有限度的,这一限度与构件强度密切相关。使用截面法求解内力。
2.截面法
(1)欲求构件某一截面上的内力时,可沿该截面假想把构件切开成两部分,弃去任一部分,保留另一部分作为研究对象。
(2)在保留部分的截面上加上内力,以代替弃去部分对保留部分的作用。
(3)根据平衡条件,列平衡方程,求解截面上内力的合力。
3.应力
即为分布内力系在点的集度,称为截面上点的应力。是个矢量。垂直于截面的应力称为“ 正应力”,位于截面内的应力称为“ 切应力”。
应力的单位是,称为帕斯卡或简称帕()。
4.应变
设物体内MN方向线段MN长Δs变形后M'N'长Δs+Δu
线应变:
剪应变:单元体的各棱边除可能有长度变化外,还可能发生相互垂直的两棱边之间的直角的改变。其改变量称为剪应变,也是无量纲量,常用弧度来度量。
$1.4 材料力学基本变形
1.轴向拉压
杆件在大小相等、方向相反、作用线与轴线重合的一对力作用下,变形表现为杆件的伸长与缩短。
2.剪切
杆件受大小相等、方向相反且作用线靠近的一对力的作用,在受力位置材料沿受力方向发生错动。
3.扭转
在垂直于杆件轴线的两个平面内,分别作用大小相等、方向相反的两个力偶距,造成截面绕轴线相对转动。
4.弯曲
在杆件轴线的纵向平面内,作用方向相反的两个力偶矩,或垂直轴线的横向力。变形表现为轴线由直线变成曲线。