第二篇 材料力学.ppt

第二篇
材料力学
研究弹性体的平衡、变形以及力和构件变形之间的关系
建立工程构件的受力规律、使用材料的环境和条件
研究弹性体的失效和有关失效的设计准则
第4章材料力学的基本概念
构件的变形与位移、内力与外力
材料的基本假设
截面法、应力、应变
杆件的基本变形形式概念
几个概念:
材料力学是研究组成工程构件的物质—材料,在力作用下的机理和行为的一门学科
由涉及到固体力学中与力作用有关的“应力分析”和材料科学中材料的“力学行为”两个学科构成。
位移概念:
可变形固体受力后,其内部质点的初始位置发生变动
弹性变形:
可变形固体受力后发生变形,力撤消后变形随之消失的变形
发生相应弹性变形的物体——弹性体
关于材料的基本假定
均匀连续性假定
认为组成固体的物质不留空隙地均匀充满整个固体的体积
各向同性假定
认为无论沿任何方向,固体的力学性能都相同。
关于各向异性:
木材、毛竹
小变形假定
认为任何构件在外力作用下都会发生变形。所发生的变形,与构件本身的几何尺寸相比是微小的。
弹性杆件的外力与内力
外力
作用在工程构件上、由外部加载于构件上的力。(包括:载荷、重力、约束力等)
按作用方式分
体积力:重力
表面力
分布力
集中力
内力
特别注意:
材料力学中的“内力”与工程静力学中的“内力”不同
工程静力学中的内力是刚体系统中各连接刚体之间的相互接触力
材料力学中的内力是构件受力变形后,内部各点因变形产生的相互作用力
物体因受外力作用而变形,
其内部各部分之间因相对位置改变而引起的相互作用。
截面法内力分量
确定工程构件内力而采用的一种方法
其方法是:
在欲求内力的位置,假想地用一个截面把构件一截为二;
保留构件的一段进行受力分析,同时用外力的形式替代另一段内力对保留段的作用力
应用静力学平衡方程将替代力求解确定
1)截面法
1)截面法
截面法的理解
截面法内力分量
1)内力分量
y
x
z
FR
M
应用力系简化,将截面力向截面中心简化
O
FQy
Mx
My
Mz
FN
FQz
;再将主矢和主矩分解到截面坐标轴的分量
图中:
FN—沿轴线x方向的内力分量,产生轴向变形(轴力)
FQy、FQz—将使截面产生沿y、z方向错动,产生剪切变形(剪力)
Mx—使截面绕轴线x转动,产生扭转变形(扭矩)
My、Mz—使截面绕y、z轴转动,产生弯曲变形(弯矩)
1)内力求法小例
如图压力机,在载荷F的作用下,试确定m-m截面上的内力。
e
F
F
m
m
m
m
解:
1)沿m-m截面假想截开,
取上面部分进行研究。
2)将力F向m-m截面形心O简化
m
e
F
m
O
y
FN
M
3)建立平衡条件,由平衡方程:
SFy= 0, F – FN = 0
SMO= 0, F .e – M = 0
解得内力:
FN = F,M = Fe
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