1、模块三模块三 材料力学材料力学基本知识基本知识机械基础机械基础-材料力学材料力学-绪论绪论2022-6-42机械基础机械基础-材料力学材料力学-绪论绪论2022-6-43材料力学的基本任务材料力学的基本任务v研究研究结构构件结构构件和和机械零件机械零件承载能力承载能力的的基础学科基础学科； 为满足工程结构或机械的正常工作,构件应具有足够的承载能力。 机械基础机械基础-材料力学材料力学-绪论绪论2022-6-44)机械基础机械基础-材料力学材料力学-绪论绪论2022-6-45强度是指构件在外力的作用下，不发生破坏的能力。机械基础机械基础-材料力学材料力学-绪论绪论2022-6-46刚度是指构件在
2、外力作用下，抵抗变形的能力机械基础机械基础-材料力学材料力学-绪论绪论2022-6-473 3、 稳定性是指构件在某些受力形式（如轴向压力）下，其平衡形式不会发生突然转变的能力。某些细长杆件（或薄壁构件）在轴向压力达到一定的数值时，会失去原来的平衡形态而丧失工作能力，这种现象称为失稳。机械基础机械基础-材料力学材料力学-绪论绪论2022-6-48材料力学的基本任务材料力学的基本任务v研究研究结构构件结构构件和和机械零件机械零件承载能力承载能力的的基础学科基础学科；v基本任务：将工程结构和机械中的简单构件简化为基本任务：将工程结构和机械中的简单构件简化为一维杆件，计算杆中的应力、变形，以保证结构
3、能一维杆件，计算杆中的应力、变形，以保证结构能承受预定的载荷；选择适当的材料、截面形状和尺承受预定的载荷；选择适当的材料、截面形状和尺寸，以便设计出即安全又经济的结构构件和机械零寸，以便设计出即安全又经济的结构构件和机械零件。件。机械基础机械基础-材料力学材料力学-绪论绪论2022-6-49（2）设计截面尺寸：）设计截面尺寸：三种强度计算：三种强度计算：（1）校核强度：）校核强度：（3）确定许可载荷：）确定许可载荷： 已知荷载大小、杆子尺寸和材料，问是否安全？已知荷载大小、杆子尺寸和材料，问是否安全？已知荷载大小和材料，确定杆子截面面积。已知荷载大小和材料，确定杆子截面面积。已知材料和杆子截面
4、面积，确定许可荷载大小。已知材料和杆子截面面积，确定许可荷载大小。材料力学的基本任务材料力学的基本任务机械基础机械基础-材料力学材料力学-绪论绪论2022-6-410材料力学的目的材料力学的目的机械基础机械基础-材料力学材料力学-绪论绪论2022-6-411杆件(bar)机械基础机械基础-材料力学材料力学-绪论绪论2022-6-412机械基础机械基础-材料力学材料力学-绪论绪论2022-6-413机械基础机械基础-材料力学材料力学-绪论绪论2022-6-414机械基础机械基础-材料力学材料力学-绪论绪论2022-6-415 & 机械基础机械基础-材料力学材料力学-绪论绪论2022-6-416机
5、械基础机械基础-材料力学材料力学-绪论绪论2022-6-417构件所承受的载荷及约束反力统称为外力。 ) 机械基础机械基础-材料力学材料力学-绪论绪论2022-6-418 机械基础机械基础-材料力学材料力学-绪论绪论2022-6-419第四章 材料力学基本知识v 截面法求内力的一般步骤是：求内力的一般步骤是：v 截截沿假想截面将构件截成两段（应当注意，截面不能选沿假想截面将构件截成两段（应当注意，截面不能选在外力作用点处）；在外力作用点处）； v 取取选取被截分后的任意一段构件（左段或右段）为研究选取被截分后的任意一段构件（左段或右段）为研究对象；对象； v 代代画出作用在研究对象上的外力，并
6、用作用于截面上的画出作用在研究对象上的外力，并用作用于截面上的内力，代替舍去部分对研究对象的作用；内力，代替舍去部分对研究对象的作用；v 平平对研究对象建立平衡方程式，求解该截面上内力的大对研究对象建立平衡方程式，求解该截面上内力的大小和方向。小和方向。机械基础机械基础-材料力学材料力学-绪论绪论2022-6-420mmF1F2机械基础机械基础-材料力学材料力学-绪论绪论2022-6-421 F1机械基础机械基础-材料力学材料力学-绪论绪论2022-6-422mmF1Fm机械基础机械基础-材料力学材料力学-绪论绪论2022-6-423 mmF1FmF1-Fm=0机械基础机械基础-材料力学材料力
7、学-绪论绪论2022-6-424截面法求内力v 例1 如图如图4-8所示为一受拉杆件的力学模型所示为一受拉杆件的力学模型，拉杆两端各作用有一轴向外力，拉杆两端各作用有一轴向外力F，求在该，求在该杆的任一截面处所受的内力。杆的任一截面处所受的内力。 解：解：1. 切沿截面将构件切成左右两段。 2. 留选取被截分后的左/右段构件为研究对象。 3. 代用作用于截面上的内力FN代替舍去右段部分对左段的作用。 4. 平建立平衡方程式，求解。 FX0 FNF0，故FNF。机械基础机械基础-材料力学材料力学-绪论绪论2022-6-425 AM AFp MAFAFpAddlimM 0 0机械基础机械基础-材料
8、力学材料力学-绪论绪论2022-6-426p M AFAFAddlimN N0 0 ATATAddlim 0 0 机械基础机械基础-材料力学材料力学-绪论绪论2022-6-427 应力的另一种分解方式应力的另一种分解方式 dAdFAFpNA0 limp为横截面上为横截面上M点的内力集度点的内力集度应力。是矢量，通常它分解成垂直于截面的应力。是矢量，通常它分解成垂直于截面的分量和相切与截面的分量，若与垂直于横截面的轴线呈分量和相切与截面的分量，若与垂直于横截面的轴线呈角，则有角，则有 称为正应力，称为正应力， 称为剪应力（或切应力）称为剪应力（或切应力） cospsinp 机械基础机械基础-材料
9、力学材料力学-绪论绪论2022-6-428v四、许用应力 使材料丧失工作能力的应力称为极限应力，使材料丧失工作能力的应力称为极限应力， 一般将极限应力除以一个大于1的系数，即安全安全因数因数n，作为强度设计时的最大许可值，称为许许用应力用应力 = n0机械基础机械基础-材料力学材料力学-绪论绪论2022-6-429许用应力v保证构件不被破坏的强度条件，即保证构件不被破坏的强度条件，即v v构件在纯剪切时的应力状态下的强度条件为构件在纯剪切时的应力状态下的强度条件为 v max max 机械基础机械基础-材料力学材料力学-绪论绪论2022-6-430许用应力 ssuABABsu (preface
10、)sus 0 0 limdxdyssuABAB 机械基础机械基础-材料力学材料力学-绪论绪论2022-6-433机械基础机械基础-材料力学材料力学-绪论绪论2022-6-434机械基础机械基础-材料力学材料力学-绪论绪论2022-6-435v1、轴向拉伸或压缩机械基础机械基础-材料力学材料力学-绪论绪论2022-6-436P/2P/2P机械基础机械基础-材料力学材料力学-绪论绪论2022-6-437v2、剪切机械基础机械基础-材料力学材料力学-绪论绪论2022-6-438mm机械基础机械基础-材料力学材料力学-绪论绪论2022-6-439v3、扭转机械基础机械基础-材料力学材料力学-绪论绪论2
11、022-6-440 MM机械基础机械基础-材料力学材料力学-绪论绪论2022-6-441v（四）（四）弯曲机械基础机械基础-材料力学材料力学-绪论绪论2022-6-442v（五）（五）组合变形机械基础机械基础-材料力学材料力学-绪论绪论2022-6-443 机械基础机械基础-材料力学材料力学-绪论绪论2022-6-444数学数学物理学物理学理论力学理论力学其他其他入门入门材料力学材料力学建筑材料建筑材料建筑结构建筑结构结构力学结构力学弹性力学弹性力学机械零件机械零件机械原理机械原理其他其他机械基础机械基础-材料力学材料力学-绪论绪论2022-6-445本章小结材料力学的主要任务材料力学的主要任
12、务：在保证构件满足强度、刚度和稳定性要求的前提下，以最经济的代价为构件确定最合理的形状与尺寸，选择适宜的材料提供必要的理论基础、计算方法和实验技术。材料力学的研究对象：材料力学的研究对象：变形固体（杆件）。材料力学的基本假设材料力学的基本假设：均匀连续性假设；各向同性假设；弹性小变形假设。杆件受力和变形的基本形式有：杆件受力和变形的基本形式有：轴向拉伸和压缩；剪切；扭转；弯曲。机械基础机械基础-材料力学材料力学-绪论绪论2022-6-446内力内力是构件在外力作用下内部各部分之间的相互作用力。内力的求解方法是截面法截面法。截面法求内力的一般步骤是：切；留；代；平。应力应力是作用在横截面上的内力的集度。作用线垂直于截面的应力称为正应力正应力；作用线位于截面内的应力称为剪应力剪应力。应力的单位是Pa和MPa。为了保证构件的安全性，必须使杆内的最大工最大工作应力作应力不超过材料的许用应力许用应力，这就是保证构件不被破坏的强度条件。
