2025年工程力学(8)—材料力学的基本概念

工程力学(8)—材料力学的基本概念一 材料力学的基本概念 理论力学研究刚体 研究力与运动的关系 材料力学研究变形体 研究力与变形的关系 1 构件 工程结构或机械的每一组成部分 2 变形 在外力作用下 固体内各点相对位置的改变 宏观上就是物体尺寸与形状的改变 弹性变形

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一:材料力学的基本概念

理论力学研究刚体,研究力与运动的关系。材料力学研究变形体,研究力与变形的关系。

1:构件:工程结构或机械的每一组成部分。
2:变形:在外力作用下,固体内各点相对位置的改变。
(宏观上就是物体尺寸与形状的改变)
弹性变形:随外力解除而消失
塑性变形:外力解除后不会消失

物体抵抗变形的能力就叫刚度

3:内力: 内力由于发生变形而产生的相互作用力。(内力随外力的增大而增大)
强度:在载荷作用下,构件抵抗破坏的能力。

4:稳定性:在载荷作用下,构件保持原有平衡状态的能力。

刚度,强度,稳定性是衡量构件承载能力的三个方面,材料力学就是研究构件承载能力的一门科学。

二:材料力学的任务:就是在满足强度、刚度和稳定性的要求下,为设计既经济又安全的构件,提供必要的理论基础和计算方法。

三:材料力学的研究对象:

包括:杆件,板壳,块体,主要研究杆件。
杆件分类一:直杆,曲杆。
杆件分类二:等截面杆(等值杆),变截面杆。

四:变形固体的基本假设

在外力作用下,一切固体都将发生变形,对变形固体作如下的假设。

1:连续性假设

认为整个物质体积内毫无空隙地充满物质。

2:均匀性假设

认为物体内的任何部分,其力学性能相同。

3:各向同性假设

认为在物体内各个方向的力学性能相同。(沿不同方向力学性能不同的材料称为各向异性材料。如木材、胶合板、纤维增强材料等)

4:小变形和线弹性假设

认为构件的变形极其微小,比构件本身的尺寸要小得多。
请添加图片描述
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如图,δ远小于构件的最小尺寸,所以通过节点平衡求各杆内力时,把支架的变形略去不计。计算得到很大的简化。

五:外力及其分类

按外力作用方式:体积力,表面力

体积力:连续分布物体内部各点的力。(重力或者惯力)

表面力:分布力,集中力。

按外力与时间的关系:静载,动载

静载: 载荷缓慢地由零增加到某一定值后,就保持不变或变动不显著。
动载:载荷随时间变化。(交变载荷和突变载荷)

六:内力、截面法和应力的概念。

内力:外力作用引起构件内部的附加相互作用力。

截面法:请添加图片描述

例题1:请添加图片描述

按步骤得到下方的图,为了使该部分平衡,就得加上一个力和一个力偶。

例题2:

本题同上请添加图片描述

应力:为了表示内力在一点处的强度,引入内力集度的概念,即应力。

平均应力:外力除以面积请添加图片描述

正应力读作(西格玛),切应力读作(tāo)

七:变形和应变:

变形:物体内任意两点的相对位置发生变化。

线变形:线段长度的变化
角变形:线段间夹角的变化

应变:分为正应变和切应变

正应变(线应变)和切应变(角应变)
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例题:

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