最新材料力學(xué)課件合集（上海交通大學(xué)）材料力學(xué)MECHANICSOFMATERIALS第一章緒論上海交力學(xué)是數(shù)學(xué)的樂通園,大因為我們在這里獲學(xué)得了數(shù)學(xué)的果實。LEONARDODEVINCISJTU材料力學(xué)MECHANICSOFMATERIALS第一章緒論第一章緒論使用SI國際單位制第二章桿件的內(nèi)力分析基本單位第三章應(yīng)力和應(yīng)變長度單位米M第四章應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系質(zhì)量單位千克KG第五章軸向受力桿件時間單位秒S第六章強度理論與疲勞導(dǎo)出單位第七章扭轉(zhuǎn)其它力學(xué)等量的單位。上第八章梁的彎曲應(yīng)力海第九章梁的彎曲變形交第十章壓桿穩(wěn)定通第十一章能量法第十二章疲勞大學(xué)SJTU材料力學(xué)MECHANICSOFMATERIALS第一章緒論本章目的介紹課程性質(zhì)、與其它課程及生產(chǎn)實踐關(guān)系明確課程任務(wù)?；疽竺鞔_材料力學(xué)的研究對象、內(nèi)容、方法及目的明確材料力學(xué)的研究對象、內(nèi)容、方法及目的區(qū)別變形體與剛體,正確理解變形固體的基本假設(shè)、約束條上區(qū)別變形體與剛體,正確理解變形固體的基本假設(shè)、約束條件及其作用和意義載荷的形式件及其作用和意義載荷的形式海交復(fù)習(xí)力系的平衡條件復(fù)習(xí)力系的平衡條件通建立分離體和分離體圖的概念建立分離體和分離體圖的概念大引進應(yīng)力和應(yīng)變概念引進應(yīng)力和應(yīng)變概念學(xué)引進靜定與超靜定概念引進靜定與超靜定概念SJTU材料力學(xué)MECHANICSOFMATERIALS第一章緒論材料力學(xué)的任務(wù)理論力學(xué)分析力學(xué)多剛體力學(xué)一般力學(xué)。材料力學(xué)物力彈性力學(xué)理斷裂力學(xué)學(xué)學(xué)上固體力學(xué)。海流體力學(xué)交計算流體研究物體上的力、物通動力學(xué)體在力作用下的力學(xué)流體力學(xué)。大行為響應(yīng)、響應(yīng)材料力學(xué)是固體力學(xué)機理以及力與響應(yīng)之學(xué)的重要分支之一。間的關(guān)系SJTU材料力學(xué)MECHANICSOFMATERIALS第一章緒論材料力學(xué)的任務(wù)2材料力學(xué)與生產(chǎn)實踐的關(guān)系工程結(jié)構(gòu)和機械的組成單元構(gòu)件MEMBERMEMBER構(gòu)件作用承力和或傳遞運動MOTION。和MOTION構(gòu)件設(shè)計與應(yīng)用中需要科學(xué)處理的問題構(gòu)件在外力或外荷載LOADLOAD下將產(chǎn)生怎樣的1上力學(xué)行為MECHANICALBEHAVIORMECHANICALBEHAVIOR或響應(yīng)RESPONSERESPONSE海響應(yīng)將會對構(gòu)件工作產(chǎn)生怎樣的影響2交如何保證構(gòu)件安全、正常工作通3如何合理解決構(gòu)件安全與經(jīng)濟間的矛盾大以上是構(gòu)件設(shè)計與應(yīng)用中必然遇到和必須學(xué)解決的問題。材料力學(xué)因此而建立和發(fā)展。SJTU材料力學(xué)MECHANICSOFMATERIALS第一章緒論發(fā)展簡史發(fā)展簡史古時建筑物的建設(shè),主要憑經(jīng)驗和模仿。文藝復(fù)興時期LEONARDODAVINCI,鐵絲受拉等試驗。十七世紀GALILEO,TWONEWSCIENCE為材料力學(xué)開端,上開辟了試驗與理論計算新途徑。海ROBERTHOOKE,力與變形之間的關(guān)系。交JACOBBERNOULLI所有的力必須滿足力的平衡關(guān)系2物體變形應(yīng)滿足幾何關(guān)系無空隙無重疊。物體的變形必須滿足上變形協(xié)調(diào)關(guān)系海交通大3學(xué)力與變形的關(guān)系物理關(guān)系,由材料力學(xué)性能決定。SJTU材料力學(xué)MECHANICSOFMATERIALS第一章緒論能量原理,實驗方法能量原理LAGRANGE體系當構(gòu)件受到外荷載作用而產(chǎn)生變形時,荷載作用點產(chǎn)生一定位移,在此過程中,外荷載做功同時構(gòu)件內(nèi)將存儲一定的變形能DEFORMATIONENERGY。DEFORMATIONENERGY根據(jù)能量原理可建立尋求力、變形或位移的有效方法。上海一定條件下,能量法與力學(xué)三大原交理存在等價性。通實驗方法大材料實驗研究材料的破壞機理獲得其力學(xué)性能及行為。學(xué)構(gòu)件實驗實測構(gòu)件的力學(xué)響應(yīng)驗證理論。SJTU材料力學(xué)MECHANICSOFMATERIALS第一章緒論材料力學(xué)的任務(wù)外荷載過大時可能導(dǎo)致構(gòu)件喪失工作能力,稱為失效。構(gòu)件失效的三種主要形式1構(gòu)件破壞RUPTURERUPTURE斷裂,喪失承載能力上海交通大學(xué)SJTU材料力學(xué)MECHANICSOFMATERIALS第一章緒論材料力學(xué)的任務(wù)2構(gòu)件變形過大,影響正常工作3構(gòu)件失穩(wěn)BUCKLING指細長壓桿或薄壁構(gòu)件在外載下處于一種BUCKLING不穩(wěn)定的平衡狀態(tài),喪失承載能力。上海交通大學(xué)SJTU材料力學(xué)MECHANICSOFMATERIALS第一章緒論材料力學(xué)的任務(wù)材料抵抗斷裂或破壞的能力稱為其強度STRENGTH。STRENGTH構(gòu)件抵抗變形的能力稱為其剛度STISTIFFNESSFFNESS。壓桿抵抗失穩(wěn)的能力稱為其穩(wěn)定性STABILITY。STABILITY上利用力學(xué)原理來分析構(gòu)件或簡單結(jié)構(gòu)的內(nèi)海力、變形等力學(xué)行為,根據(jù)失效準則FAILURE交CRITERION對桿,軸,梁等構(gòu)件進行設(shè)計,使通它們能滿足強度,剛度和穩(wěn)定性要求,這就是大學(xué)材料力學(xué)的任務(wù)。SJTU材料力學(xué)MECHANICSOFMATERIALS第一章緒論變形固體的基本假設(shè)研究方法建立理想材料模型多晶體金屬材料不同材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和性質(zhì)各異,表現(xiàn)出的宏觀性質(zhì)也不同。由材料學(xué)知晶體材料內(nèi)部由許許多多晶粒組成,且每個晶粒內(nèi)質(zhì)點如原子按一定的規(guī)則排列,多數(shù)金屬如此上缺陷氣孔、晶界、夾雜及位錯等海非晶材料質(zhì)點無規(guī)則堆積,如玻璃,高分子材料交又如高分子材料多由短和長纖維或雜通亂的分子長鏈纏結(jié)而成。大問題相當復(fù)雜,需要略去其次要因素,學(xué)抽象出反映問題本質(zhì)的理想材料模型。SJTU材料力學(xué)MECHANICSOFMATERIALS第一章緒論變形固體的基本假設(shè)材料性質(zhì)均勻化處理材料學(xué)中將晶粒、纖維和分子長鏈稱為材料的基本組織單元,其尺寸遠遠小于相應(yīng)宏觀構(gòu)件的尺寸。材料微觀結(jié)構(gòu)具有不均勻和不連續(xù)性,上基本組織單元也會表現(xiàn)出各向異性。海由于宏觀結(jié)構(gòu)由無數(shù)個隨機排交列的基本組織單元組成,其性能可通采用統(tǒng)計平均值作均勻化處理。大學(xué)SJTU材料力學(xué)MECHANICSOFMATERIALS第一章緒論變形固體的基本假設(shè)基本假設(shè)1均質(zhì)性HOMOHOMOGGENEOUSENEOUS材料在其所占有空間內(nèi)各處具有相同的物質(zhì)和相同的物質(zhì)結(jié)構(gòu)特性2連續(xù)性CONTINUICONTINUITTYY材料在其所占有空間內(nèi)充滿物質(zhì),即內(nèi)部結(jié)構(gòu)密實3各向同性ISOTROPIC材料在其所占有空間內(nèi)各方向具有相ISOTROPIC上同的力學(xué)性質(zhì)海4小變形SMALLDEFORMATION構(gòu)件的變形遠小于構(gòu)件的原始SMALLDEFORMATION交尺寸。小變形可使問題線性化或簡化計算。通多數(shù)工程用金屬和建筑材料符合上述假設(shè)。但明顯的宏觀大非均勻如夾層材料、非連續(xù)如大空隙松散材料及各向?qū)W異性如木材,復(fù)合材料材料,大變形情況除外。SJTU材料力學(xué)MECHANICSOFMATERIALS第一章緒論變形固體的基本假設(shè)“連續(xù)、均勻、非連續(xù)材料各向同性”材料上海交通大學(xué)各向異性材料各向異性材料非均勻材料SJTU材料力學(xué)MECHANICSOFMATERIALS第一章緒論常見的承力構(gòu)件4研究對象構(gòu)件形狀多樣,尺寸不一,材料種類繁多,外部因素復(fù)雜。研究對象主要研究處于靜力平衡下的桿件BARBAR類構(gòu)件。本課程大多研究靜力平衡下的物體忽略加載速率及構(gòu)件加速度影響。上某方向長度方向尺寸遠大于其它桿件的幾何特征海方向垂直于長度方向尺寸。交軸SHAFT如桿BARSHAFT柱COLUMN梁BEAMBARCOLUMNBEAM通大學(xué)SJTU材料力學(xué)MECHANICSOFMATERIALS第一章緒論常見的承力構(gòu)件4研究對象復(fù)雜機械中的桿件類部件。上海交通大學(xué)SJTU材料力學(xué)MECHANICSOFMATERIALS第一章緒論常見的承力構(gòu)件橫截面桿件的幾何要素橫截面CROSSSECTION軸線CROSSSECTION沿垂直于桿長度方向的截面軸線CENTROIDALAXISCENTROIDALAXIS形心各橫截面形心的連線。軸線與橫截面相互垂直。上桿件分類海直桿軸線為直線。交曲桿軸線為曲線。通等截面桿等橫截面。大變截面桿學(xué)橫截面漸變或突變。SJTU材料力學(xué)MECHANICSOFMATERIALS第一章緒論常見的承力構(gòu)件材料力學(xué)基本理論基于等直桿而建立,并可近似應(yīng)用于緩變、階梯桿,以及小曲率曲桿。其它典型形狀的受力構(gòu)件上塊體BLOCK各方向尺寸相當。BLOCK海板PLATEPLATE交某方向尺寸遠小于另兩方向尺寸,且中面為平面。通殼SHELLSHELL大某方向尺寸遠小于另兩方向尺寸,且中面為曲面。學(xué)將在其它相關(guān)課程中研究。SJTU材料力學(xué)MECHANICSOFMATERIALS第一章緒論載荷的形式荷載LOADSLOADS線荷載SURFACELOAD外界沿構(gòu)件QSQA表面曲線分布的作用力。S面荷載SURFACELOAD外界在構(gòu)件表面上分布的作用力。體荷載BODYBODYLOALOADD外界物體通過面分布荷載線分布荷載上非接觸而施加于構(gòu)件上的力。海分布荷載DISTRIBUTEDLOAD作用于DISTRIBUTEDLOADFQV交構(gòu)件表面或體域內(nèi)各質(zhì)點上的分布力。通C集中荷載CONCENTRACONCENTRATEDLOADTEDLOAD荷載大作用域遠小于構(gòu)件整體域而理想W學(xué)化于一點的力。體分布荷載集中荷載SJTU材料力學(xué)MECHANICSOFMATERIALS第一章緒論載荷的形式線分布載荷集中載荷上海交通大學(xué)SJTU材料力學(xué)MECHANICSOFMATERIALS第一章緒論載荷的形式按大小隨時間變化情況分類靜荷載STATICLOAD逐漸施加且速率STATICLOADF可忽略準靜態(tài)的荷載或在相T當長時間內(nèi)大小不變的荷載。動荷載DYNAMICLOAD大小隨時間明顯DYNAMICLOAD變化。如沖擊IMPACT荷載周期性IMPACT變化的荷載循環(huán)荷載CYCLICLOADCYCLICLOAD等。上周期荷載作用下,材料產(chǎn)生破壞的機理與靜荷載下的完全不同,通常稱為疲勞FATIGUE破壞。海FATIGUE交按位置隨時間變化情況分類通固定荷載FIXEFIXEDLOADDLOAD作用位置不隨時間變化的荷載。大活荷載LIVELOADLIVELOAD在構(gòu)件上移動的學(xué)荷載。SJTU材料力學(xué)MECHANICSOFMATERIALS第一章緒論載荷的形式材料力學(xué)中,主要考慮固定靜荷載的情況。對動荷載,只是研究簡單的沖擊和周期荷載作用下的疲勞問題。不考慮移動載荷的問題。力的單位力荷載廣義力,即包括力與力偶。上3力的單位牛頓N,或千牛頓KN,1KN10N海力偶的單位牛頓米NM或千牛頓米KNM交線分布荷載單位長度上的力或力偶。N或NM/M通2面分布荷載單位面積上的力或力偶。N或NM/M大3體分布荷載單位體積上的力或力偶。N或NM/M學(xué)SJTU材料力學(xué)MECHANICSOFMATERIALS第一章緒論約束與約束反力2約束CONSTRAINTCONSTRAINT與約束反力CONSTRAINTFORCECONSTRAINTFORCE阻止移動,必產(chǎn)生一反力阻止轉(zhuǎn)動,必產(chǎn)生一反力偶矩。對受共面力系COPLANARFORCES的構(gòu)件,常見約束及反力如下COPLANARFORCES約約束束上簡化為海簡化為FFRYRYYY交反反力通X力XFRX大學(xué)可動鉸鏈MOVABLEHINGEORROLLERMOVABLEHINGEORROLLER固定鉸鏈FIXEDHINGEFIXEDHINGESJTU材料力學(xué)MECHANICSOFMATERIALS第一章緒論約束與約束反力反約約NN束力束Y簡化為FRY反M力RFRXFRX光滑面FRICTIONLFRICTIONLEESSSURFACESSSURFACE約束約束固定CLAMPED約束CLAMPED約束上海剛性連接RIGIDCONNECTIONRIGIDCONNECTIONF交RYMRMR通FRXFRXFFRX大FRXRY約束FF反RYRY反力約學(xué)力束內(nèi)鉸鏈INTERNALHINGEINTERNALHINGE連接連接SJTU材料力學(xué)MECHANICSOFMATERIALS第一章緒論約束與約束反力SS約F束RS約束YY約束反力反反X力X柔性FLEXIBLE約束力FLEXIBLE約束FKMK上RNR海彈性ELASTIC約束ELASTIC約束Y交通XM大可動固定MOVABLEMOVABLERFRYCLAMPED約束CLAMPED約束學(xué)約束反力SJTU材料力學(xué)MECHANICSOFMATERIALS第一章緒論約束與約束反力支座位移與約束反力位移支座約束反力UVFFMXY000固定支座BBB上海000B定鉸支座BB交通動鉸支座000BBB大學(xué)000自由端BBBSJTU材料力學(xué)MECHANICSOFMATERIALS第一章緒論約束與約束反力受空間力系的構(gòu)件,有相應(yīng)空間約束形式。不再贅述。上海交通空間固端SPACECLAMPEDSPACECLAMPED約束大空間鉸鏈SPACEHISPACEHINGENGE連接學(xué)SJTU材料力學(xué)MECHANICSOFMATERIALS第一章緒論力系的平衡條件力的平衡BALANCEOFFORCESBALANCEOFFORCESF0確保物體沿直線或曲線路徑無移動或加速運動。力矩的平衡BBALANCEOFMOMENTSALANCEOFMOMENTSM0O確保物體無轉(zhuǎn)動。對選定的直角坐標系OXYZ,平衡條件可寫成上海FF00,F0XYZ交MM00,M0XYZ通對受共面力系的構(gòu)件如所有力位于XY面內(nèi),平衡條件為大M0FF00,學(xué)OXYSJTU材料力學(xué)MECHANICSOFMATERIALS第一章緒論力系的平衡條件對一變形體,應(yīng)用平衡條件時可以不必考慮其微小的變形。對一剛體,力的可移性原理及靜力等效原理可隨意應(yīng)用。FFF對一變形體,不能隨意應(yīng)用力的可移性原理及靜力等效原理去改上變力的作用點及作用方式。2FAFA海交通FFF大AA學(xué)SJTU材料力學(xué)MECHANICSOFMATERIALS第一章緒論分離體和分離體圖3分離體的平衡從平衡體中分離的任何分離體均應(yīng)處于平衡狀態(tài)。分離體圖FR