材料力学.ppt
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1、返回总目录力 学 系1.Northeastern University材料力学的基本概念 2.Northeastern University材料力学的基本概念 刚体静力学研究力系的等效、简化与力系的平衡,并且应用这些基本概念和理论,分析、确定物体的受力。刚体静力学的模型是质点和质点系以及刚体和刚体系。材料力学则主要研究变形体受力后发生的变形,以及由于变形而产生的附加内力。分析方法上,材料力学与理论力学刚体静力学也不完全相同。建立在实验基础上的假定、简化计算,是弹性静力学分析方法的主要特点。本本章章介介绍绍材材料料力力学学的的基基本本概概念念、研研究究方方法法以以及及材材料料力力学对于工程设计的
2、重要意义。学对于工程设计的重要意义。3.Northeastern University 弹性静力学概述弹性静力学概述 弹性体及其理想化弹性体及其理想化 弹性体受力与变形特征弹性体受力与变形特征 应力及其与内力分量之间的关系应力及其与内力分量之间的关系 正应变与切应变正应变与切应变 结论与讨论结论与讨论 线弹性材料的物性关系线弹性材料的物性关系 工程结构与构件工程结构与构件 杆件变形的基本形式杆件变形的基本形式 材料力学的基本概念 4.Northeastern University 弹性静力学概述 返回返回总目录材料力学的基本概念 5.Northeastern University 材料力学概述
3、 材材料料力力学学(strength(strength of of materials)materials)又又称称弹弹性性静静力力学学(elastic(elastic statics)statics),其研究内容分属于两个学科,其研究内容分属于两个学科:1.1.固固体体力力学学(solid(solid mechanics)mechanics),即即研研究究物物体体在在外外力力作作用用下下的的应应力力、变变形形和和能能量量,统统称称为为应应力力分分析析(stress(stress analysis)analysis)。材材料料力力学学所所研研究究的的仅仅限限于于杆杆、轴轴、梁梁等等物物体体,其
4、其几几何何特特征征是是纵纵向向尺尺寸寸远远大大于于横横向向尺尺寸寸,这这类类物物体体统统称称为为杆杆或或杆杆件件(barsbars或或rodsrods)。)。2.2.材材料料科科学学(materials(materials science science)中中的的材材料料的的力力学学行行为为,即即研研究究材材料料在在外外力力和和温温度度作作用用下下所所表表现现出出的的力力学学性性能能(mechanical(mechanical properties)properties)和和失失效效(failurefailure)行行为为。弹弹性性静静力力学学所所研研究究的的仅仅限限于材料的宏观力学行为,不涉
5、及材料的微观机理。于材料的宏观力学行为,不涉及材料的微观机理。6.Northeastern University 应力分析与材料的力学行为两方面的结合使弹性静力学成为工程设计(engineering design)的重要组成部分,即设计出杆状构件或零部件的合理形状和尺寸,以保证它们具有足够的强度(strength)、刚度(stiffness)和稳定性(stability)。材料力学概述 7.Northeastern University 强强度度是是指指构构件件或或零零部部件件具具有有的的一一种种能能力力:在在确确定定的的外外力力作作用用下下,不不发发生生破破裂裂或或过过量量塑塑性性变变形的能
6、力形的能力.强度问题强度问题 材料力学概述 8.Northeastern University4.75m强度问题强度问题 材料力学概述 9.Northeastern University强度问题强度问题 材料力学概述 10.Northeastern University 工程构件的强度、刚度和稳定问题强度问题11.Northeastern University 工程构件的强度、刚度和稳定问题强度问题12.Northeastern University 工程构件的强度、刚度和稳定问题13.Northeastern University 工程构件的强度、刚度和稳定问题思考题1-1 世贸大厦倒塌的原
7、因是什么?14.Northeastern University刚刚度度是是指指构构件件或或零零部部件件具具有有的的另另一一种种能能力力:在在确确定定的的外外力力作作用用下下,其其弹弹性性变变形形或或位位移移不不超过工程允许范围的能力超过工程允许范围的能力.刚度问题刚度问题 材料力学概述 15.Northeastern University 工程构件的强度、刚度和稳定问题刚度问题16.Northeastern University刚度问题 工程构件的 强度、刚度 和稳定问题17.Northeastern University 工程构件的强度、刚度和稳定问题强度问题刚度问题18.Northeast
8、ern University刚度问题刚度问题 材料力学概述 19.Northeastern University 稳稳定定性性是是指指构构件件或或零零部部件件在在某某些些受受力力形形式式(例例如如轴轴向向压压力力)下下具具有有的的能能力力:在在这这些些受受力力形形式式下下,构构件件或或零零部部件件的的平平衡衡形形式式不不会会发发生突然转变的能力。生突然转变的能力。稳定问题稳定问题 材料力学概述 20.Northeastern University 工程构件的强度、刚度和稳定问题稳定问题强度刚度21.Northeastern University稳定问题稳定问题 材料力学概述 22.Northe
9、astern University强度强度不因发生断裂或塑性变形而失效;不因发生断裂或塑性变形而失效;刚度刚度不因发生过大的弹性变形而失效;不因发生过大的弹性变形而失效;稳定性稳定性不因发生因平衡形式的突然转不因发生因平衡形式的突然转 变而失效。变而失效。材料力学概述 23.Northeastern University 弹性体及其理想化 返回返回总目录24.Northeastern University 弹性体及其理想化 各向同性与各向异性弹性体 各向同性弹性体的均匀连续性 25.Northeastern University 弹性体及其理想化 各向同性与各向异性弹性体 26.Northea
10、stern University各向同性与各向异性 微观各向异性,宏观各向同性;微观各向异性,宏观各向异性。弹性体及其理想化 各向同性与各向异性弹性体各向同性与各向异性弹性体 27.Northeastern University灰口铸铁的 显微组织 弹性体及其理想化 各向同性与各向异性弹性体各向同性与各向异性弹性体 28.Northeastern University球墨铸铁的 显微组织 弹性体及其理想化 各向同性与各向异性弹性体各向同性与各向异性弹性体 29.Northeastern University普通钢材的普通钢材的 显微组织显微组织 弹性体及其理想化 各向同性与各向异性弹性体各向同
11、性与各向异性弹性体 30.Northeastern University优质钢材的优质钢材的 显微组织显微组织 弹性体及其理想化 各向同性与各向异性弹性体各向同性与各向异性弹性体 31.Northeastern University高分子材料高分子材料 微观结构微观结构 弹性体及其理想化 各向同性与各向异性弹性体各向同性与各向异性弹性体 32.Northeastern University 弹性体及其理想化 各向同性弹性体的均匀连续性 33.Northeastern University 弹性体及其理想化弹性体及其理想化 各向同性弹性体的均匀连续性各向同性弹性体的均匀连续性 微观不连续,宏观连
12、续。均匀连续问题34.Northeastern University球墨铸铁的球墨铸铁的 显微组织显微组织 弹性体及其理想化弹性体及其理想化 各向同性弹性体的均匀连续性各向同性弹性体的均匀连续性 35.Northeastern University 弹性体及其理想化弹性体及其理想化 各向同性弹性体的均匀连续性各向同性弹性体的均匀连续性 普通钢材的普通钢材的 显微组织显微组织36.Northeastern University 弹性体受力与变形特征 返回返回总目录37.Northeastern University内力与变形有关FN=FFFFFFFF 弹性体受力与变形特征弹性体受力与变形特征 3
13、8.Northeastern UniversityM M0M0M0M0M0M0M0M0 弹性体受力与变形特征弹性体受力与变形特征 内力与变形有关39.Northeastern University内力必须满足平衡条件内力必须满足平衡条件作用在弹性体上的外力相互平衡内力与外力平衡;内力与内力平衡。F1F3F2Fn假想截面假想截面F1F2F3Fn分布内力分布内力 弹性体受力与变形特征弹性体受力与变形特征 40.Northeastern University变形协调一次变形协调一次变 形 前变形不协调变形不协调变形协调一致 弹性体受力与变形特征弹性体受力与变形特征 41.Northeastern U
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