材料力学 1、绪论.pdf

材材料料力力学学

工程力学教研室
学习要求

1。记笔记
2。先读书，后做作业，按时交作业
步骤清晰，作图规范，书写工整，解答正确
3。认真做实验，完成实验报告
4。课前要预习，上课要带书，讲授、自学
和讨论相结合
5。上课要集中精力，认真听，重点记
•平时成绩、作业、测验、实验30%。
•期末成绩70%
•答疑时间：每周三下午，1：00-2：30
•答疑地点：新土木楼406
高层建筑与大型桥梁
桥面结构
缆索与立柱
桥桥墩墩
桥桥面结构面结构
理论力学：刚体力学；研究构件外力与约束力。

材料力学：变形体力学；研究内力与变形。
§1材料力学的任务
材料力学是研究工程构件在载荷作
用下的内效应,确定构件在正常工作
条件下承载能力的科学.
构件——组成结构物和机械的单个组成部分

结构——建筑物或构筑物中承受外部作用的骨架称为结构.

工程中构件分类——以三维尺寸划分

l为长度a为宽度h为高度
h
a
l

1、杆件——L远大于工a、h
2、板———L、a远大于h，特征：中面是平面
3、壳体——L、a远大于h，特征：中面是曲面
4、实心体—L、a、h三者相近。
材料力学的研究对象：杆件（直杆、曲杆）
构件正常工作的条件：
足够的强度足够的刚度足够的稳定性

强度：构件抵抗破坏的能力
不因发生断裂或塑性变形而失效

刚度：构件抵抗弹性变形的能力
不因发生过大的弹性变形而失效

稳定性：构件保持原有平衡形式的能力
不因发生因平衡形式的突然转变而失效
巨型水泥罐砸扁民工棚

12月17日凌晨1时10分，武汉市梅山水
泥厂一辆散装水泥罐车，在对汉口花园17号楼
工地水泥罐实施灌装过程中，撞击水泥罐支
架，造成水泥罐倒塌，将紧邻的武汉天弓建筑
工程有限公司民工食堂和1间民工住宿工棚砸
塌（该工棚内共住民工23人）。散落的水泥和
瓦砾，造成1人死亡、1人重伤、7人轻伤。

“肇事”水泥罐高达11米，罐体自重也超过10吨，并装有10吨水泥。事发时，罐
体连根拔起，倒地后将一排数十平方米的工棚压成废墟。水泥罐的使用方—17号
楼施工单位“武汉丰太”公司员工接受警方调查时表示，该钢结构散装水泥罐由“梅山
桥亚”公司提供图纸，“武汉丰太”承建底座。警方现场调查时发现，水泥罐的罐体和
支座都有被撞的痕迹，一根支架与底座仅有两个焊点，水泥罐的水泥底座仅有30
厘米厚。
材料力学的任务：

研究材料及构件在外力作用下所表现的力学
性质，为合理设计构件提供有关强度、刚度、稳
定性分析的理论和方法。

思考题

工程设计中对构件的要求是否仅在于对强度、刚
度、稳定性三方面的要求？
变形的分类
弹性变形：随外力撤去而恢复的变形
塑性变形：随外力撤去而不能恢复的变形

构件受力后，由于塑性屈服引起塑性变形而导致其丧
失正常工作能力。试问这种情况是属于强度、刚度、
还是稳定性问题？

解答：构件受力后，因塑性屈服引起塑性变形，是构
件破坏的一种形式。因此，属于强度问题。刚度问题
中的变形，一般是指弹性变形。稳定性问题中的原有
平衡形态，是指与所受外力相应的变形形式下的平衡
形态。
§2材料力学与生产实践的关系

人类历史有多久，力学的历史就
有多久。

“力”是人类对自然的省悟。
经计算,符合现代力学原理.
用竹索做成悬索桥，以充分利用竹材的拉伸强度。
物理和理论力学:运动的一般规律(质点刚体)

质点:只有质量,没有大小.

刚体:有质量,有大小,但没有变形.

变形体:有质量,有大小,有变形.

质点----刚体----变形体,人类认识的深化.
§3可变形固体的性质及基本假设
一、连续性假设

内容：认为物体在其整个体积内毫无空隙地充满了物质，其
结构是密实的。无空隙
二、均匀性假设
内容：认为物体内任一点处取出的体积单元,其力学性质（主
要是弹性性质）都是一样的。

有利于建立数学模型单元体的力学性质能代表整个物体
的力学性能。
三、材料的各向同性假设

内容：材料沿各个方向的力学性能是相同的。

四、小变形条件

内容：构件在荷载作用下产生的变形与其原始尺寸相
比，可以忽略不计，这样的变形为小变形。
BF
N,ABA
a
FN,AC
A¢
a¢F

CF
§4材料力学主要研究对象的几何特征

根据空间三个方向的几何特征，弹性体大致可分为：
杆
空间一个方向的尺度远大于其它两个方向的尺度。
板
空间一个方向的尺度远小于其它两个方向的尺度，且各
处曲率均为零。
壳
空间一个方向的尺度远小于其它两个方向的尺度，且至
少有一个方向的曲率不为零。
体
空间三个方向具有相同量级的尺度。
§5杆件变形的基本形式

轴向拉伸与压缩

剪切

扭转

弯曲
杆：一个方向的尺寸远大于其它两个方向尺寸的构件。

纵向（