1
材
料
力
学
Ⅰ
目录
2
第一章
绪 论
目录
3
第一章 绪论
目录
§ 1-1,材料力学简史
§ 1-2,材料力学的任务
§ 1-3,变形固体的基本假设
§ 1-4,外力、内力及应力的概念
§ 1-5,位移、变形及应变的概念
§ 1-6,构件的分类杆件的基本变形
目录
4
§ 1-1, 材料力学简史
传统具有柱、梁、檩、椽的木制房屋结构
古代建筑结构
一 目录
5
古代建筑结构
建于唐末（ 857年）的山西五台山佛光寺东大殿
目录
§ 1-1, 材料力学简史
6
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, 材料力学简史
7
古代建筑结构
2200年以前建造的都江堰安澜索桥
目录
§ 1-1, 材料力学简史
8
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
目录
§ 1-1, 材料力学简史
9
材料力学 独立出现可以指导工程设计，解决工程问题
1638年：, 关于两种新科学的叙述与证明,
伽利略
Galilei
1564-
1642
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
目录
§ 1-1, 材料力学简史
10
第一部, 材料力学, 出现 17世纪以后，技术革命
法国科学家 纳维 1826年著, 材料力学,
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
目录
§ 1-1, 材料力学简史
11
桥梁结构
§ 1-2, 材料力学的任务
二 目录
12
航空航天
目录
§ 1-2, 材料力学的任务
13
强 度,即抵抗破坏的能力
刚 度,即抵抗变形的能力
稳定性,即保持原有平衡状态的能力
构件的强度、刚度和稳定性不仅与构件的
形状有关，而且与所用材料的力学性能有关，
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。
构件的承载能力
目录
§ 1-2, 材料力学的任务
14
四川彩虹桥坍塌
目录
§ 1-2, 材料力学的任务
15目录
§ 1-2, 材料力学的任务
美
国
纽
约
马
尔
克
大
桥
坍
塌
16目录
§ 1-2, 材料力学的任务
17目录
§ 1-2, 材料力学的任务
18目录
§ 1-2, 材料力学的任务
比
萨
斜
塔
19
§ 1-3, 变形固体的基本假设
三
?连续性假设：
认为整个物体体积内毫无空隙地充满物质
在外力作用下，一切固体都将发生变形，故称
为变形固体，而构件一般均由固体材料制成，故构
件一般都是变形固体。
?均匀性假设：
认为物体内的任何部分，其力学性能相同
?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
目录
20
?小变形与线弹性范围
A
B
C
F
δ 1
δ 2
δ 远小于构件的最小
尺寸，所以通过节点平衡求
各杆内力时，把支架的变形
略去不计。计算得到很大的
简化。
目录
§ 1-3, 变形固体的基本假设
21
§ 1-4, 外力、内力及应力的概念
四
外力：
按
外
力
作
用
的
方
式
体积力,是连续分布于物体内部各点的力
如物体的自重和惯性力
面积力,
如油缸内壁的压力，水坝受
到的水压力等均为 分布力
若外力作用面积远小于物体表
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
时
间
分布力：
集中力：
静载：
动载：
缓慢加载（ a≈0 ）
快速加 载（ a≠0 ），或冲击加载
目录
22
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
1、切
2、留
3、代
4、平
内力
目录
m
m
1F
2F
5F
?
4F
3F
??
1F
2F
5F
?
4F
3F
??
§ 1-4, 外力、内力及应力的概念
23
FS
M
F
F
a a
FaMFF S ???＝
目录
§ 1-4, 外力、内力及应力的概念
24
?一点的应力：当面积趋于零时，平均应力的大小和方向
都将趋于一定极限，得到
dA
dF
A
Fp ?
?
?? lim
0??A
应力的国际单位为 Pa 1N/m2= 1Pa（帕斯卡）
1MPa = 106Pa 1GPa = 109Pa
应力总量 P 可以分解成,
垂直于截面的分量 σ －－正应力
平行于截面的分量 τ －－切应力
应力
目录
A? 4F
3F
F?
C
4F
3F
p
C
A
Fp
?
???平均应力,某范围内单位面积上内力的平均集度
?
?
§ 1-4, 外力、内力及应力的概念
25
§ 1-5,位移、变形及应变的概念
五
F
C’
D’
E’
位移 线位移角位移
变形 线变形角变形
应变 线（正）应变
角（切）应变
A
A’
ECDDC E ????
CDDC ???
CD
CDDC
m
????? CD? CD CDDC ???? lim?
ECDm ????? 2?? ?????? ????? ECD2lim ?? CD?
CE?
C D
E
目录
?
?
AA?
26
§ 1-6,构件的分类 杆件的基本变形
六
构件的分类,杆件、板壳 *、块体 *
杆件：
直杆：
折杆：
曲杆：
等截面直 杆、变截面直杆
等截面折 杆、变截面折杆 *
等截面曲 杆、变截面曲杆 *
目录
27
拉压变形
拉（压）、剪切、扭转、弯曲
剪切变形
杆件的基本变形：
目录
§ 1-6,构件的分类 杆件的基本变形
28
扭转变形 弯曲变形
目录
§ 1-6,构件的分类 杆件的基本变形
材
料
力
学
Ⅰ
目录
2
第一章
绪 论
目录
3
第一章 绪论
目录
§ 1-1,材料力学简史
§ 1-2,材料力学的任务
§ 1-3,变形固体的基本假设
§ 1-4,外力、内力及应力的概念
§ 1-5,位移、变形及应变的概念
§ 1-6,构件的分类杆件的基本变形
目录
4
§ 1-1, 材料力学简史
传统具有柱、梁、檩、椽的木制房屋结构
古代建筑结构
一 目录
5
古代建筑结构
建于唐末（ 857年）的山西五台山佛光寺东大殿
目录
§ 1-1, 材料力学简史
6
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, 材料力学简史
7
古代建筑结构
2200年以前建造的都江堰安澜索桥
目录
§ 1-1, 材料力学简史
8
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
目录
§ 1-1, 材料力学简史
9
材料力学 独立出现可以指导工程设计，解决工程问题
1638年：, 关于两种新科学的叙述与证明,
伽利略
Galilei
1564-
1642
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
目录
§ 1-1, 材料力学简史
10
第一部, 材料力学, 出现 17世纪以后，技术革命
法国科学家 纳维 1826年著, 材料力学,
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
目录
§ 1-1, 材料力学简史
11
桥梁结构
§ 1-2, 材料力学的任务
二 目录
12
航空航天
目录
§ 1-2, 材料力学的任务
13
强 度,即抵抗破坏的能力
刚 度,即抵抗变形的能力
稳定性,即保持原有平衡状态的能力
构件的强度、刚度和稳定性不仅与构件的
形状有关，而且与所用材料的力学性能有关，
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。
构件的承载能力
目录
§ 1-2, 材料力学的任务
14
四川彩虹桥坍塌
目录
§ 1-2, 材料力学的任务
15目录
§ 1-2, 材料力学的任务
美
国
纽
约
马
尔
克
大
桥
坍
塌
16目录
§ 1-2, 材料力学的任务
17目录
§ 1-2, 材料力学的任务
18目录
§ 1-2, 材料力学的任务
比
萨
斜
塔
19
§ 1-3, 变形固体的基本假设
三
?连续性假设：
认为整个物体体积内毫无空隙地充满物质
在外力作用下，一切固体都将发生变形，故称
为变形固体，而构件一般均由固体材料制成，故构
件一般都是变形固体。
?均匀性假设：
认为物体内的任何部分，其力学性能相同
?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
目录
20
?小变形与线弹性范围
A
B
C
F
δ 1
δ 2
δ 远小于构件的最小
尺寸，所以通过节点平衡求
各杆内力时，把支架的变形
略去不计。计算得到很大的
简化。
目录
§ 1-3, 变形固体的基本假设
21
§ 1-4, 外力、内力及应力的概念
四
外力：
按
外
力
作
用
的
方
式
体积力,是连续分布于物体内部各点的力
如物体的自重和惯性力
面积力,
如油缸内壁的压力，水坝受
到的水压力等均为 分布力
若外力作用面积远小于物体表
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
时
间
分布力：
集中力：
静载：
动载：
缓慢加载（ a≈0 ）
快速加 载（ a≠0 ），或冲击加载
目录
22
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
1、切
2、留
3、代
4、平
内力
目录
m
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1F
2F
5F
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3F
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§ 1-4, 外力、内力及应力的概念
23
FS
M
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FaMFF S ???＝
目录
§ 1-4, 外力、内力及应力的概念
24
?一点的应力：当面积趋于零时，平均应力的大小和方向
都将趋于一定极限，得到
dA
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A
Fp ?
?
?? lim
0??A
应力的国际单位为 Pa 1N/m2= 1Pa（帕斯卡）
1MPa = 106Pa 1GPa = 109Pa
应力总量 P 可以分解成,
垂直于截面的分量 σ －－正应力
平行于截面的分量 τ －－切应力
应力
目录
A? 4F
3F
F?
C
4F
3F
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C
A
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???平均应力,某范围内单位面积上内力的平均集度
?
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§ 1-4, 外力、内力及应力的概念
25
§ 1-5,位移、变形及应变的概念
五
F
C’
D’
E’
位移 线位移角位移
变形 线变形角变形
应变 线（正）应变
角（切）应变
A
A’
ECDDC E ????
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m
????? CD? CD CDDC ???? lim?
ECDm ????? 2?? ?????? ????? ECD2lim ?? CD?
CE?
C D
E
目录
?
?
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§ 1-6,构件的分类 杆件的基本变形
六
构件的分类,杆件、板壳 *、块体 *
杆件：
直杆：
折杆：
曲杆：
等截面直 杆、变截面直杆
等截面折 杆、变截面折杆 *
等截面曲 杆、变截面曲杆 *
目录
27
拉压变形
拉（压）、剪切、扭转、弯曲
剪切变形
杆件的基本变形：
目录
§ 1-6,构件的分类 杆件的基本变形
28
扭转变形 弯曲变形
目录
§ 1-6,构件的分类 杆件的基本变形
