1
材
料
力
学
目录
2
第一章
绪 论
目录
3
第一章 绪论
目录
§ 1-1,材料力学的任务
§ 1-2,变形固体的基本假设
§ 1-3,外力、内力及应力的概念
§ 1-4,位移、变形及应变的概念
§ 1-5,构件的分类杆件的基本变形
目录
4
桥梁结构
§ 1-1, 材料力学的任务
二 目录
5
航空航天
目录
§ 1-1, 材料力学的任务
6目录
§ 1-1, 材料力学的任务
比
萨
斜
塔
7
四川彩虹桥坍塌
目录
§ 1-1, 材料力学的任务
8目录
§ 1-1, 材料力学的任务
9目录
§ 1-1, 材料力学的任务
10一
§ 1-1, 材料力学的任务
一, 对构件的三项基本要求
? 具有足够的强度
构件在外载作用下，抵抗破坏的能力。 例如储
气罐不应爆破。
（破坏 —— 断裂或变形过量不能恢复）
? 具有足够的刚度
构件在外载作用下，抵抗可恢复变形的能力。
例如机床主轴不应变形过大，否则影响加工精度。
? 满足稳定性要求
构件在某种外载作用下，保持其原有平衡状态的
能力。例如柱子不能弯等。
目录
11
上面提到了术语
1,构件 Component or Member,组成机械的零件或构
筑物的杆件统称为构件
2,结构 Structure：由构件组成的体系，工程结构是工
程实际中采用的结构
3,载荷 Load：构件和结构承受的负载或荷重
载荷有 —— 内载荷
外载荷
4,变形 Deformation：在载荷的作用下，构件的形状及
尺寸发生的变化称为变形
目录
12
? 二,材料力学的任务
1）研究材料的力学性能
2）研究构件的强度、刚度和稳定性等
3）合理解决安全与经济之间的矛盾
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。
目录
13
三、材料力学的作用 —— 承前启后的阶段性
1,后续的力学（其它的变形体力学）
学好材料力学对学习其他变形体力学的奠基作用
结构力学，弹性力学，塑性力学，断裂力学,纳米力学
流体力学
2,后续的专业课程
建筑结构
机械设计
结构设计原理
3,有助于学习其它工程：土木、机械、航空、航天、交
通、运输、材料、生物、工程、仪表等
4,今后工程工作中直接受益
目录
14
§ 1-2, 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
15
?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
16
§ 1-3, 外力及其分类
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
17
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, 内力, 截面法 及应力的概念
18
FS
M
F
F
a a
FaMFF S ???＝
目录
§ 1-4, 内力,截面法 及应力的概念
19
?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, 内力,截面法 及应力的概念
20
§ 1-5,变形及应变
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’
ECDD C E ????
CDDC ???
CD
CDDC
m
????? CD? CD CDDC ???? lim?
ECDm ????? 2?? ?????? ????? ECD2lim ?? CD?
CE?
C D
E
目录
?
?
AA?
21
§ 1-5,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
22
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
23
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
目录
2
第一章
绪 论
目录
3
第一章 绪论
目录
§ 1-1,材料力学的任务
§ 1-2,变形固体的基本假设
§ 1-3,外力、内力及应力的概念
§ 1-4,位移、变形及应变的概念
§ 1-5,构件的分类杆件的基本变形
目录
4
桥梁结构
§ 1-1, 材料力学的任务
二 目录
5
航空航天
目录
§ 1-1, 材料力学的任务
6目录
§ 1-1, 材料力学的任务
比
萨
斜
塔
7
四川彩虹桥坍塌
目录
§ 1-1, 材料力学的任务
8目录
§ 1-1, 材料力学的任务
9目录
§ 1-1, 材料力学的任务
10一
§ 1-1, 材料力学的任务
一, 对构件的三项基本要求
? 具有足够的强度
构件在外载作用下，抵抗破坏的能力。 例如储
气罐不应爆破。
（破坏 —— 断裂或变形过量不能恢复）
? 具有足够的刚度
构件在外载作用下，抵抗可恢复变形的能力。
例如机床主轴不应变形过大，否则影响加工精度。
? 满足稳定性要求
构件在某种外载作用下，保持其原有平衡状态的
能力。例如柱子不能弯等。
目录
11
上面提到了术语
1,构件 Component or Member,组成机械的零件或构
筑物的杆件统称为构件
2,结构 Structure：由构件组成的体系，工程结构是工
程实际中采用的结构
3,载荷 Load：构件和结构承受的负载或荷重
载荷有 —— 内载荷
外载荷
4,变形 Deformation：在载荷的作用下，构件的形状及
尺寸发生的变化称为变形
目录
12
? 二,材料力学的任务
1）研究材料的力学性能
2）研究构件的强度、刚度和稳定性等
3）合理解决安全与经济之间的矛盾
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。
目录
13
三、材料力学的作用 —— 承前启后的阶段性
1,后续的力学（其它的变形体力学）
学好材料力学对学习其他变形体力学的奠基作用
结构力学，弹性力学，塑性力学，断裂力学,纳米力学
流体力学
2,后续的专业课程
建筑结构
机械设计
结构设计原理
3,有助于学习其它工程：土木、机械、航空、航天、交
通、运输、材料、生物、工程、仪表等
4,今后工程工作中直接受益
目录
14
§ 1-2, 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
15
?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
16
§ 1-3, 外力及其分类
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
17
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
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1F
2F
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3F
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§ 1-4, 内力, 截面法 及应力的概念
18
FS
M
F
F
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FaMFF S ???＝
目录
§ 1-4, 内力,截面法 及应力的概念
19
?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
?
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§ 1-4, 内力,截面法 及应力的概念
20
§ 1-5,变形及应变
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
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ECDD C E ????
CDDC ???
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E
目录
?
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§ 1-5,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
22
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
23
扭转变形 弯曲变形
目录
§ 1-6,构件的分类 杆件的基本变形
