清华大学材料力学范钦珊主讲---第一章--引--论.ppt

1、材料力学材料力学(I)(I)2024年年3月月20日日返回主目录返回主目录返回主目录返回主目录材料力学的第一课材料力学的第一课主讲：范钦珊主讲：范钦珊助教：由小川助教：由小川我我 的的 希希 望望我希望我希望：你能喜欢我的课；你能喜欢我的课；我希望我希望：你能勇于回答我的问题；你能勇于回答我的问题；我希望我希望：你能敢于向我提出问题；你能敢于向我提出问题；我希望我希望：你能通过我的课程，你能通过我的课程，培养创新精神，增强能力。培养创新精神，增强能力。我我 的的 希希 望望 第第1 1章章 引引 论论第第1 1章章 引引 论论 弹性体模型的理想化弹性体模型的理想化 弹性体受力与变形特点弹性体受

2、力与变形特点 工程构件的强度、刚度工程构件的强度、刚度 和稳定问题和稳定问题 工程设计程序工程设计程序 结论与讨论结论与讨论 工程构件受力模型工程构件受力模型 弹性体模型的理想化弹性体模型的理想化第第1 1章章 引引 论论各向同性与各向异性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，宏观各向同性；微观各向异性，宏观各向异性。微观各向异性，宏观各向异性。弹性体模型的理想化弹性体模型的理想化 微观不连续微观不连续 ，宏观连续，宏观连续 。均匀连续问题均匀连续问题各向同性与各向异性各向同性与各向异性各向同性与各向异性各向同性与各向异性灰口铸铁的灰口铸铁的 显微组织显微组织 弹性体模

3、型的理想化弹性体模型的理想化均匀连续问题均匀连续问题均匀连续问题均匀连续问题球墨铸铁的球墨铸铁的 显微组织显微组织各向同性与各向异性各向同性与各向异性各向同性与各向异性各向同性与各向异性 弹性体模型的理想化弹性体模型的理想化均匀连续问题均匀连续问题均匀连续问题均匀连续问题普通钢材的普通钢材的 显微组织显微组织各向同性与各向异性各向同性与各向异性各向同性与各向异性各向同性与各向异性 弹性体模型的理想化弹性体模型的理想化均匀连续问题均匀连续问题均匀连续问题均匀连续问题优质钢材的优质钢材的 显微组织显微组织各向同性与各向异性各向同性与各向异性各向同性与各向异性各向同性与各向异性 弹性体模型的理想化弹

4、性体模型的理想化均匀连续问题均匀连续问题均匀连续问题均匀连续问题高分子材料高分子材料 微观结构微观结构各向同性与各向异性各向同性与各向异性各向同性与各向异性各向同性与各向异性 弹性体模型的理想化弹性体模型的理想化均匀连续问题均匀连续问题均匀连续问题均匀连续问题 弹性体受力与弹性体受力与 变形特点变形特点第第1 1章章 引引 论论 弹性体受力与变形特点弹性体受力与变形特点 内力变形引起的物体内部附加力内力变形引起的物体内部附加力什么是内力什么是内力什么是内力什么是内力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点弹性体受力与变形特点内力与变形有关内力与变形

5、有关内力与变形有关内力与变形有关FFFFN=F 弹性体受力与变形特点弹性体受力与变形特点内力与变形有关内力与变形有关内力与变形有关内力与变形有关MM0 0MM MM0 0MM0 0MM0 0MM0 0MM0 0内力必须满足平衡条件内力必须满足平衡条件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作用在弹性体上的外力相互平衡作用在弹性体上的外力相互平衡作用在弹性体上的外力相互平衡内力与外力平衡；内力与外力平衡；内力与外力平衡；内力与外力平衡；内力与内力平衡。内力与内力平衡。内力与内力平衡。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

6、体受力与变形特点弹性体受力与变形特点 内力内力变形引起的物体内部附加力，变形引起的物体内部附加力，内力不能是任意的，内力与变形有关，内力不能是任意的，内力与变形有关，必须满足平衡条件必须满足平衡条件内力特点内力特点内力特点内力特点 弹性体受力与变形特点弹性体受力与变形特点变形协调一次变形协调一次变形协调一次变形协调一次 弹性体受力与变形特点弹性体受力与变形特点变变变变形形形形不不不不协协协协调调调调变变变变形形形形不不不不协协协协调调调调变变变变形形形形协协协协调调调调一一一一致致致致变变变变 形形形形 前前前前 工程构件受力模型工程构件受力模型第第1 1章章 引引 论论 工程构件受力模型工程

7、构件受力模型拉拉 伸伸 工程构件受力模型工程构件受力模型压压 缩缩 工程构件受力模型工程构件受力模型剪剪 切切 工程构件受力模型工程构件受力模型扭扭 转转 工程构件受力模型工程构件受力模型弯弯 曲曲 工程构件受力模型工程构件受力模型弯弯 曲曲 工程构件受力模型工程构件受力模型组合受力组合受力 工程构件的强度、工程构件的强度、刚度和稳定问题刚度和稳定问题第第1 1章章 引引 论论 工程构件的强度、刚度和稳定问题工程构件的强度、刚度和稳定问题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

8、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。强度问题强度问题 工程构件的强度、刚度和稳定问题工程构件的强度、刚度和稳定问题强度问题强度问题 工程构件的强度、刚度和稳定问题工程构件的强度、刚度和稳定问题强度问题强度问题F1F3F2F4F5F6 工程构件的强度、刚度和稳定问题工程构件的强度、刚度和稳定问题强度问题强度问题 工程构件的强度、刚度和稳定问题工程构件的强度、刚度和稳定问题强强度度问问题题 工程构件的强度、刚度和稳定问题工程构件的强度、刚度和稳定问题强强度度问问题题前起落架锁前起落架锁前起落架锁前起落架锁连杆安装螺连杆安装螺连杆安装螺连杆安装螺栓栓栓栓(销子销子销子销子

9、)意意意意外断裂。外断裂。外断裂。外断裂。工程构件的强度、刚度和稳定问题工程构件的强度、刚度和稳定问题强度问题强度问题 工程构件的强度、刚度和稳定问题工程构件的强度、刚度和稳定问题强度问题强度问题 工程构件的强度、刚度和稳定问题工程构件的强度、刚度和稳定问题高高层层建建筑筑与与大大型型桥桥梁梁 楼楼 高高 420.5m420.5m 共共 88 88 层层 金金 茂茂 大大 厦厦强度问题强度问题 工程构件的强度、工程构件的强度、刚度和稳定问题刚度和稳定问题垮塌后的彩虹桥垮塌后的彩虹桥强强度度问问题题 工程构件的强度、刚度和稳定问题工程构件的强度、刚度和稳定问题 40人死亡；人死亡；14人受伤；人

10、受伤；直接经济损失直接经济损失631万元。万元。1999年年1月月4日，我国重庆市綦江县日，我国重庆市綦江县彩虹桥发生垮塌，造成：彩虹桥发生垮塌，造成：工程构件的强度、刚度和稳定问题工程构件的强度、刚度和稳定问题简单力学问题简单力学问题 大部队过桥时不能齐步走大部队过桥时不能齐步走高等力学问题高等力学问题 冲击载荷的概念：冲击载荷的概念：人跑步时脚上的力量有多大？人跑步时脚上的力量有多大？损伤累积与结构寿命损伤累积与结构寿命 与跑步的次数有关与跑步的次数有关 工程构件的强度、刚度和稳定问题工程构件的强度、刚度和稳定问题人跑步时脚上的力量有多大？人跑步时脚上的力量有多大？脚上的力量脚上的力量假设

11、人体重量为假设人体重量为750N3000N3500N4500N6000N12500N高等力学问题高等力学问题 损伤累积与结构寿命损伤累积与结构寿命 与跑步的次数有关与跑步的次数有关 高速公路直道与弯道的连接高速公路直道与弯道的连接强强度度问问题题 工程构件的强度、刚度和稳定问题工程构件的强度、刚度和稳定问题刚度问题刚度问题 工程构件的强度、刚度和稳定问题工程构件的强度、刚度和稳定问题刚度问题 工程构件的工程构件的强度、刚度和强度、刚度和稳定问题稳定问题刚度问题 工程构件的强度、刚度和稳定问题工程构件的强度、刚度和稳定问题 工程构件的强度、刚度和稳定问题工程构件的强度、刚度和稳定问题高刚度的桥面

12、结构高刚度的桥面结构刚度问题 工程构件的强度、刚度和稳定问题工程构件的强度、刚度和稳定问题刚度问题 工程构件的强度、刚度和稳定问题工程构件的强度、刚度和稳定问题 工程构件的强度、刚度和稳定问题工程构件的强度、刚度和稳定问题刚度问题刚度问题Space Shuttle DiscoverySpace Shuttle Discovery 工程构件的工程构件的强度、刚度和强度、刚度和稳定问题稳定问题 工程构件的强度、刚度和稳定问题工程构件的强度、刚度和稳定问题刚度问题刚度问题 工程构件的工程构件的强度、刚度和强度、刚度和稳定问题稳定问题强强度问题与度问题与刚度问题刚度问题 工程构件的强度、刚度和稳定问题

13、工程构件的强度、刚度和稳定问题强强度度问问题题 刚刚度度问问题题 工程构件的强度、刚度和稳定问题工程构件的强度、刚度和稳定问题强强度度问问题题 刚刚度度问问题题 工程构件的强度、刚度和稳定问题工程构件的强度、刚度和稳定问题强度问题强度问题 刚度问题刚度问题 工程构件的强度、刚度和稳定问题工程构件的强度、刚度和稳定问题强强度度问问题题 刚刚度度问问题题 工程构件的强度、刚度和稳定问题工程构件的强度、刚度和稳定问题强强度度问问题题 刚刚度度问问题题 工程构件的强度、刚度和稳定问题工程构件的强度、刚度和稳定问题 工程构件的强度、刚度和稳定问题工程构件的强度、刚度和稳定问题 工程构件的强度、刚度和稳定

14、问题工程构件的强度、刚度和稳定问题强强度度问问题题 刚刚度度问问题题稳定问题稳定问题 工程构件的强度、刚度和稳定问题工程构件的强度、刚度和稳定问题 工程构件的强度、刚度和稳定问题工程构件的强度、刚度和稳定问题稳稳定定问问题题 工程构件的强度、刚度和稳定问题工程构件的强度、刚度和稳定问题稳定问题稳定问题 工程构件的强度、刚度和稳定问题工程构件的强度、刚度和稳定问题稳稳定定问问题题 工程构件的强度、刚度和稳定问题工程构件的强度、刚度和稳定问题稳稳定定问问题题 工程构件的强度、刚度和稳定问题工程构件的强度、刚度和稳定问题稳稳定定问问题题强强度度刚刚度度 工程构件的强度、刚度和稳定问题工程构件的强度、

15、刚度和稳定问题稳稳定定问问题题强强度度刚刚度度 工程构件的强度、工程构件的强度、刚度和稳定问题刚度和稳定问题稳稳定定问问题题强强度度刚刚度度 工程构件的强度、刚度和稳定问题工程构件的强度、刚度和稳定问题稳稳定定问问题题强强度度刚刚度度 工程构件的强度、刚度和稳定问题工程构件的强度、刚度和稳定问题 工程构件的强度、刚度和稳定问题工程构件的强度、刚度和稳定问题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。工程设计程序工程设计

16、程序第第1 1章章 引引 论论 工程设计程序工程设计程序方案设计方案设计静力设计静力设计设计定型设计定型静力设计静力设计 受力分析受力分析 内力分析内力分析 应力分析应力分析 失效分析失效分析强度设计强度设计强度设计强度设计刚度设计刚度设计刚度设计刚度设计稳定设计稳定设计稳定设计稳定设计 工程设计程序工程设计程序 结论与讨论结论与讨论第第1 1章章 引引 论论 结论与讨论结论与讨论 注意弹性体模型与刚体模型的注意弹性体模型与刚体模型的区别与联系区别与联系刚体模型适用的概念、刚体模型适用的概念、原理、方法，对弹性体可用性与限原理、方法，对弹性体可用性与限制性。诸如：力系的等效与简化；制性。诸如：力系的等效与简化；平衡原理与平衡方法，等。平衡原理与平衡方法，等。请判断下列请判断下列简化在什么情形简化在什么情形下是正确的，什下是正确的，什么情形下是不正么情形下是不正确的：确的：结论与讨论结论与讨论 请判断下列请判断下列简化在什么情形简化在什么情形下是正确的，什下是正确的，什么情形下是不正么情形下是不正确的：确的：结论与讨论结论与讨论本本 章章 作作 业业 11 13 15*16返回主目录返回主目录返回主目录返回主目录返回本章第一页返回本章第一页返回本章第一页返回本章第一页