一、材料力學的任務二、材料力學的研究內容三、材料力學的基本假設四、材料力學的研究對象及桿件變形的基本形式五、材料力學的課程性質與特點六、如何學好材料力學第一章緒論一、問題的提出：一個故事引出

的問題從前，有一個國王，他有三個兒子，但是這三個兒子互相爭權奪勢，一點都不團結。老國王擔心自己死后，他們會為爭奪王位而互相殘殺，這樣下去，國家一定會四分五裂。有一天，他把這三個兒子叫到跟前，給三個兒子每人一根筷子，讓他們折斷。三個兒子輕輕一折，不費吹灰之力就把手中的筷子折斷了。國王又給三個兒子每人三根筷子，這三根筷子是緊緊捆在一起的，這回，三個兒子不管怎么使勁，沒有一個人能折斷捆在一起的三根筷子。這時，國王說話了：“你們就像這三根筷子，如果只憑一個人的力量，很容易被打敗，而大家團結在一起，就會像捆緊的筷子，力量才強大。”三個兒子恍然大悟。這個故事告訴我們：只有團結在一起，力量才是最大的。故事的原意是團結就是力量，但我們的問題是:1、為什么三支筷子就不容易折斷?2、如果筷子是鋼做的，他們能不能折斷？為什么？3、如果不是折，而是拉，你認為他們能不能拉斷一支筷子？為什么？一個任務引發的思考張三上班第一天，老板叫他去買一種型鋼用來制作結構的主梁，必須滿足下面下面這張圖的要求：（黃色的梁不能因為在受到q的均布載荷作用下發生過大的變形甚至斷裂）潛在的威脅:1、買的型鋼無法承載q發生事故被炒魷魚2、買的型鋼牌號過大造成浪費被炒魷魚我們的問題是：

1、究竟應該買什么樣牌號的型鋼呢？

2、如果已經有了某種牌號的型鋼制成的梁，那么這根梁能承受多大的q呢？研究構件的承載能力，研究材料的力學性質，在既安全又經濟的條件下，為構件選擇合適的材料，確定合理的截面形狀和尺寸提供計算理論與方法。一材料力學的任務第一章緒論問題的提出自行車的主要受力部件均由薄壁鋼管制成為什么不用實心的鋼筋做呢二、什么是材料力學材料力學主要研究桿件的應力、變形以及材料的宏觀力學性能的學科。固體力學的一個基礎分支。材料力學是工程設計的基礎之一，即結構構件或機器零件的強度、剛度和穩定性分析的基礎。材料力學是機械類專業后續課程的重要基礎。材料力學是一門研究構件的承載能力以達到安全與經濟目的的學科。破壞－斷裂或過量的塑性變形變形——構件尺寸與形狀的變化。彈性變形——外力解除以后可消失的變形。塑性變形——外力解除以后不能消失的變形。一材料力學的任務/1研究構件的承載能力強度、剛度和穩定性

強度：構件或零部件具有的一種能力，在確定的外力作用下，不發生破裂或過量塑性變形的能力。

彈性變形

Elastic

Deformation外力解除后可以消失的變形

塑性變形

Plastic

Deformation外力解除后不能消失的變形

變形

Deformation構件尺寸和形狀的變化強度、剛度和穩定性剛度Stiffness是指構件受力后不能發生超過工程允許的彈性變形的能力。機械加工用的鉆床的立柱，如果強度不夠，就會折斷(斷裂)或折彎(塑性變形)；如果剛度不夠，鉆床立柱即使不發生斷裂或者折彎，也會產生過大彈性變形（圖中虛線所示為夸大的彈性變形），從而影響鉆孔的精度，甚至產生振動，影響鉆床的在役壽命。強度、剛度和穩定性

穩定性Stability是指構件在壓縮載荷的作用下，保持平衡形式不發生突然轉變的能力。穩定失效的例子多見于承受軸向壓力的工程構件。

翻斗貨車的液壓機構中的頂桿，如果承受的壓力過大，或者過于細長，就有可能突然由直變彎，發生穩定失效。

強度、剛度和穩定性所謂強度是指構件受力后不發生破壞或不產生不可恢復的變形的能力；所謂剛度是指構件受力后不發生超過工程允許的彈性變形的能力；所謂穩定性是指構件在壓縮載荷的作用下，保持平衡形式不發生突然轉變的能力（例如細長直桿在軸向壓力作用下，當壓力超過一定數值時，在外界擾動下，直桿會突然從直線平衡形式轉變為彎曲的平衡形式）。緒論/一材料力學的任務合理解決安全與經濟之間的矛盾

構件設計安全經濟滿足剛度強度穩定性要求材料好些截面大些降低成本、節約資金材料差些截面小些一材料力學的任務/

合理解決安全與經濟矛盾安全經濟矛盾力求合理解決選擇材料設計截面恰到好處第一章緒論

1、兩種簡化的力學模型

剛體

變形固體

F′FF′FF′FF′F三材料力學的基本假定(或稱簡化模型)緒論/三材料力學的基本假設2、變形固體的三個物體假設(又稱材料性質模型)連續性假設均勻性假設各向同性假設小變形假設

三材料力學的基本假設/2變形固體的物性假設(1)、連續性假設(不同的地方)

含義:認為組成物體的物質毫無空隙地充滿整個物體的幾何容積。

作用:可用連續函數來表示此物體的各力學量,如內力、應力、應變和位移等變化。

實際情況:宏觀連續,微觀不連續。三材料力學的基本假設/2變形固體的物性假設灰口鑄鐵顯微組織球墨鑄鐵顯微組織三材料力學的基本假設/2變形固體的物性假設普通鋼材顯微組織優質鋼材顯微組織還例如:砼—石子/黃沙/水泥—但仍有空隙存在。三材料力學的基本假設/2變形固體的物性假設(2)均勻性假設(不同的地方)

含義:認為物體內任何部分的力學性質相同、均勻分布。

作用:可以從小到大(為研究一個整體，可取一小部分研究）也可以從大到小（大尺寸試件測試的力學性能可應用到任何微小部分）

實際情況：宏觀均勻，微小不均勻。

三材料力學的基本假設/2變形固體的物性假設低碳鋼拉伸局部頸縮現象三材料力學的基本假設/2變形固體的物性假設(3)、各向同性假設（同一點不同的方向）

含義：認為物體在一點處各個方向具有相同的力學性能。

作用：研究問題時不必考慮方向性，即材料力學性能與坐標方向無關。例如：從鋼板中取試樣。

實際情況：多數各向異性，少數各向同性。例如：木材順紋橫紋、竹子順紋橫紋、復合材料的經向緯向存在很大差異。緒論/三材料力學的基本假定3、材料力學的研究范圍及前提條件在材料力學中，實際材料被看是連續、均勻、各向同性的變形固體，但只限于研究彈性范圍內的小變形情況。三材料力學的基本假設/3材料力學的研究范圍及前提條件（4）小變形假設：假設物體的幾何尺寸、形狀的改變與其總的尺寸相比是很微小的。小變形下，研究物體的靜力平衡時，均可略去小變形，而按照原始尺寸計算，從而使計算簡化。三外力、內力及應力的概念外力、內力及應力的概念1.外力：按外力作用的方式體積力:是連續分布于物體內部各點的力如物體的自重和慣性力面積力:如油缸內壁的壓力，水壩受到的水壓力等均為分布力若外力作用面積遠小于物體表面的尺寸，可作為作用于一點的集中力。如火車輪對鋼軌的壓力等按時間分布力：集中力：靜載：動載：緩慢加載（a≈0）快速加載（a≠0），或沖擊加載三外力、內力及應力的概念

2.內力——構件內部由于外力作用而引起的各質點之間的相互作用力的改變量，稱為附加內力，簡稱內力。隨外力的變化而變化。三外力、內力及應力的概念如何將分布內力簡化？分布內力三外力、內力及應力的概念求內力的方法－－截面法1、切2、去3、代4、平三外力、內力及應力的概念一點的應力：當面積趨于零時，平均應力的大小和方向都將趨于一定極限，得到應力的國際單位為Pa1N/m2=1Pa（帕斯卡）1MPa=106Pa1GPa=109Pa應力總量P可以分解成:垂直于截面的分量σ－－正應力平行于截面的分量τ－－切應力應力平均應力:某范圍內單位面積上內力的