材料力學（I）課件

第5版孫訓方第一章緒論高層建筑與大型橋梁橋面結構纜索與立柱橋墩橋面結構

§1材料力學的任務

材料力學是研究工程構件在載荷作用下的內效應,確定構件在正常工作條件下承載能力的科學.第一章緒論及基本概念理論力學：材料力學：剛體力學；研究構件外力與約束力。變形體力學；研究內力與變形。構件構件正常工作的條件：強度：構件抵抗破壞的能力剛度：構件抵抗彈性變形的能力穩(wěn)定性：構件保持原有平衡形式的能力——組成結構物和機械的單個組成部分足夠的強度足夠的剛度足夠的穩(wěn)定性不因發(fā)生斷裂或塑性變形而失效不因發(fā)生過大的彈性變形而失效不因發(fā)生因平衡形式的突然轉變而失效結構——建筑物或構筑物中承受外部作用的骨架稱為結構.巨型水泥罐砸扁民工棚12月17日凌晨1時10分，武漢市梅山水泥廠一輛散裝水泥罐車，在對漢口花園17號樓工地水泥罐實施灌裝過程中，撞擊水泥罐支架，造成水泥罐倒塌，將緊鄰的武漢天弓建筑工程有限公司民工食堂和1間民工住宿工棚砸塌（該工棚內共住民工23人）。散落的水泥和瓦礫，造成1人死亡、1人重傷、7人輕傷。“肇事”水泥罐高達11米，罐體自重也超過10噸，并裝有10噸水泥。事發(fā)時，罐體連根拔起，倒地后將一排數十平方米的工棚壓成廢墟。水泥罐的使用方—17號樓施工單位“武漢豐太”公司員工接受警方調查時表示，該鋼結構散裝水泥罐由“梅山橋亞”公司提供圖紙，“武漢豐太”承建底座。警方現場調查時發(fā)現，水泥罐的罐體和支座都有被撞的痕跡，一根支架與底座僅有兩個焊點，水泥罐的水泥底座僅有30厘米厚。

(a)材料力學的任務：

研究材料及構件在外力作用下所表現的力學性質，為合理設計構件提供有關強度、剛度、穩(wěn)定性分析的理論和方法。

30(b)構件受力后，由于塑性屈服引起塑性變形而導致其喪失正常工作能力。試問這種情況是屬于強度、剛度、還是穩(wěn)定性問題？解答：構件受力后，因塑性屈服引起塑性變形，是構件破壞的一種形式。因此，屬于強度問題。剛度問題中的變形，一般是指彈性變形。穩(wěn)定性問題中的原有平衡形態(tài)，是指與所受外力相應的變形形式下的平衡形態(tài)。人類歷史有多久，力學的歷史就有多久。“力”是人類對自然的省悟。

§2材料力學與生產實踐的關系

經計算,符合現代力學原理.用竹索做成懸索橋，以充分利用竹材的拉伸強度。物理和理論力學:質點:只有質量,沒有大小.剛體:有質量,有大小,但沒有變形.變形體:有質量,有大小,有變形.質點----剛體----變形體,人類認識的深化.運動的一般規(guī)律(質點剛體)§3可變形固體的性質及基本假設

一、連續(xù)性假設內容：認為物體在其整個體積內毫無空隙地充滿了物質，其結構是密實的。二、均勻性假設

內容：認為物體內任一點處取出的體積單元,其力學性質（主要是彈性性質）都是一樣的。

無空隙單元體的力學性質能代表整個物體的力學性能。有利于建立數學模型三、材料的各向同性假設

內容：材料沿各個方向的力學性能是相同的。

四、小變形條件

內容：構件在荷載作用下產生的變形與其原始尺寸相比，可以忽略不計，這樣的變形為小變形。FN,ABFN,AC§4材料力學主要研究對象的幾何特征

根據空間三個方向的幾何特征，彈性體大致可分為：桿空間一個方向的尺度遠大于其它兩個方向的尺度。板空間一個方向的尺度遠小于其它兩個方向的尺度，且各處曲率均為零。殼空間一個方向的尺度遠小于其它兩個方向的尺度，且至少有一個方向的曲率不為零。體空間三個方向具有相同量級的尺度。§5桿件變形的基本形式軸向拉伸與壓縮剪切扭轉彎曲

三角形構架ABC用于支承重物W，如圖所示。構架中桿AB為鋼桿，兩端用銷釘連接，構件BC為工字鋼梁，在B處銷接而在C處用四個螺栓連接。試問桿AB和構件BC將分別產生哪些變形？建立力學模型：認為重量W位于構架ABC平面內