材料力学ppt第一章-绪论.ppt

材料力学MechanicsofMaterials目的
对学科有一个初步的概念上的了解
懂得重要性，引起学习它的兴趣
了解恰当的学习方法§1.1材料力学的来龙去脉一、材料力学的由来——学科发展的必然性

你将会确信：从学科发展观的角度，材料力学的
出现，是力学学科的必然结果

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（相对位置不变）
变形体：有质量，有大小，有变形（相对位置变化）

变形：物体内部各质点之间的相对位置变化、尺寸和
形状的改变

质点——刚体——变形体，人类的认识深化变形体力学——变形体受力后的运动或变形规律

涉及到变形，理论力学无能为力，材料力学当仁不让
材料力学是变形体力学最早的分支，有最简捷的结果
（1）最简单的模型
（2）最基本的概念
（3）最根本的方法
（4）最典型的结论

特点：
概念多，变形多，公式多，实验多

研究对象——质点？刚体？变形体？
根据相对性

二、材料力学的任务——工程需要的迫切性长江、松花江的堤坝
911的世贸大楼
失事的飞机
日常的衣食住行涉及的结构
它们的第一功能——某方面的第一价值
虽然安全保证不是追求的第一功能，但是
是人类生存的基本功能
河北赵州桥建于1400年前（隋朝）跨37.02米、宽
9米、拱高7.23米，隋允康教授的老师钱令希院士用弹
塑性理论计算，结果——压力线完全通过拱轴。隋允康教授指导博士生用他提出的结构拓扑优化
ICM（IndependentContinuousMapping）方法计算
的结果，完全类似赵州桥的构型。真正解决问题，还是材料力学形成以后具有足够的刚度
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。上面提到了术语

1、构件ComponentorMember：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
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、刚度和稳定性均与所用材料的力学

性能有关，因此在实验研究基础上，进行和理论分析

是完成材料力学的任务所必需的途径和手段。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
理性力学
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四、材料力学的学习——爱学会学的自觉性学习方法

1。弄清基本概念——思考再思考，观察生活实例
适当读参考书
认真做好实验
2。注意知识发生过程——公式推导：基本假设
基本思路
基本要点
3。认真完成作业——理解、体验，举一反三
培养解决问题的能力
4。养成写总结和体会的习惯

5。写小论文§1.2变形固体的基本假设20用截面法求内力可归纳为四个字：
1）截：欲求某一截面的内力，沿该截面将构件假想

地截成两部分
2）取：取其中任意部分为研究对象，而弃去另一部分
3）代：用作用于截面上的内力，代替弃去部分对留下

部分的作用力
4）平：建立留下部分的平衡条件，确定未知的内力3．应力
为了引入应力的概念，参照图1-5，首先围绕K点取
微小面积，有分布内力的合力，应力定义为应力是一个矢量
平均应力——某个范围内，单位面积上的内力的平
均集度
K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，得到垂直于截面的应力称为“正应力”(NormalStress)对于构件任一点的变形，只有线变形和角变形
两种基本变形，分别由线应变和角应变来度量
1．线应变线应变——即单位长度上的变形量，无量纲，其物

理意义是构件上一点沿某一方向变形量

的大小

2．角应变
切应变——即一点单元体两棱角直角的改变量，

无量纲§1.4单向应力状态的本构关系（Constitutive

relationsofuniaxialstressphase)上述是本构关系的一种
某种材料本构关系是,外力响应下应力与应变的关系
它是变形体力学(包括材料力学)必备的基础之一

单向应力状态指单元体只在一个方向受正应力作用从胡克1687年得到的金属丝（