购买

¥30.0

加入VIP
  • 专属下载券
  • 上传内容扩展
  • 资料优先审核
  • 免费资料无限下载

上传资料

关闭

关闭

关闭

封号提示

内容

首页 中科大材料力学

中科大材料力学.ppt

中科大材料力学

中小学精品课件
2019-04-27 0人阅读 举报 0 0 0 暂无简介

简介:本文档为《中科大材料力学ppt》,可适用于高等教育领域

世纪以前,在力学知识的积累、应用和完善的基础上,逐渐形成和发展起来的蒸汽机、内燃机、铁路、桥梁、舰船、兵器等大型工业推动了近代科学技术和社会的进步引言世纪前后世纪初扑翼飞机巨大双翼飞机滑翔机飞艇赵州桥(公元年)是现存最早,且保存良好的石拱桥长m,净跨m,矢高m用石吨。l年列为世界文化遗产。经计算,符合现代力学原理。我国祖先的功绩安澜桥都江堰上的安澜桥是中国和世界上现存最长的古代索桥。桥以竹为缆木桩为墩在宋代文献上即有记载。清朝(年)何先德夫妇重修此桥又称“夫妻桥”。用竹索做成悬索桥以充分利用竹材的拉伸强度。塔高米层用木材吨。虽然历经近千年的风雨侵蚀和多次地震、炮击的重创至今仍巍然耸立现存唯一木塔用现代力学的观点看构件的受力特性都较好。山西应县佛宫寺释迦塔世纪以后的诸多高新技术如高层建筑、大跨度悬索桥、海洋平台、精密仪器、机器人、高速列车以及大型水利工程等许多重要工程更是在力学指导下得以实现并不断发展完善的。美国金门大桥悬索桥米澳门桥南京长江大桥上海南浦大桥大型水利工程设施(三峡大坝)大量中、外力学专家为力学的发展作出了突出的贡献这里简单介绍部分力学专家达芬奇说:“力学是数学的乐园因为我们在这里获得了数学的果实”达芬奇伽利略伽利略创建了材料力学英国物理学家、数学家、天文学家经典物理学的创始人。年月生于林肯夏郡一个农民家庭。出生前个月父亲去世。岁时母亲改嫁由外祖母抚养。年月逝世于肯新顿村终生未娶。数学方面他是微积分的创始人之一同莱布尼兹一道名垂千古。物理学方面他取得了力学、热学、光学等多方面的巨大成就。他是经典力学理论的开创者。在伽利略等人工作的基础上总结出了运动三定律创立了经典力学体系。力学方面的另一巨大贡献是发现了万有引力定律。在光学方面牛顿是白光组成的最早发现者。牛顿()拉格朗日是分析力学的奠基人。他在所著《分析力学》()中应用数学分析解决质点和质点系(包括刚体、流体)的力学问题。年建立的虚速度原理的基础上提出分析静力学的一般原理即虚功原理并同达朗伯原理结合而得到动力学普遍方程。对于有约束的力学系统他采用适当的变换引入广义坐标得到一般的运动方程即第一类和第二类拉格朗日方程。拉格朗日继欧拉之后研究过理想流体运动方程并最先提出速度势和流函数的概念成为流体无旋运动理论的基础。年还导得弹性薄板的平衡方程。~年他因研究月球平动等天体力学问题曾五次获法国科学院奖。在数学方面拉格朗日是变分方法的奠基人之一。拉格朗日()铁木辛柯StephenProkofievitchTimoshenko(~)美籍俄罗斯力学家。年月生于乌克兰年月卒于联邦德国。~年任基辅工学院教授。~年在彼得格勒一些学院任教授。年月到南斯拉夫任教。年到匹兹堡的Westinghouse电气公司设计成光弹性设备和电气火车头。年他建立了“美国机械工程师学会力学部”。年起他到斯坦福大学任教授达之久。年迁居联邦德国,直至逝世。年以后他主要研究弹性力学。建立了“铁木辛柯梁”理论。除授课和培养研究生外他编写了《材料力学》、《高等材料力学》、《弹性力学》、《弹性稳定性理论》、《板壳理论》和《材料力学史》等种书钱学森()中国科学家火箭专家年月日生于上海岁时随父来到北京年毕业于上海交通大学机械工程系年赴美国研究航空工程和空气动力学年获加利福尼亚理工学院博士学位。后留在美国任讲师、副教授、教授以及超音速实验室主任和古根罕喷气推进研究中心主任。年开始争取回归祖国受到美国政府迫害失去自由历经年于年才回到祖国年起长期担任火箭导弹和航天器研制的技术领导职务。钱伟长()江苏无锡人中国力学家、应用数学家、教育家中国科学院院士上海大学校长南京航空航天大学名誉校长耀华中学名誉校长。中国近代力学、应用数学的奠基人之一。中国人民政治协商会议第六届、七届、八届和九届全国委员会副主席民盟中央副主席、名誉主席。国际上以钱氏命名的力学应用数学科研成果就有“钱伟长方程”、“钱伟长方法”、“钱伟长一般方程”“圆柱壳的钱伟长方程”等等。著名力学家、工程师、教育家。长期从事结构力学的教学和研究是中国计算力学的工程结构优化设计的开拓者也是使结构力学与现代科学技术密切结合的先行者与奠基人在中国的桥梁工程、水利工程、舰船工程、港湾工程等领域都作出了重要贡献。他善于教书育人爱护人才培养出了几代优秀的力学家。中国共产党党员、大连理工大学(原大连工学院)第二任校长中国科学院院士著名力学家、教育家钱令希因病医治无效于年月日时零分在大连逝世享年岁。钱令希()徐芝纶()工程力学家。江苏江都人。年毕业于清华大学。年获美国麻省理工学院硕士学位年获哈佛大学硕士学位。河海大学教授。著有工程力学方面论文余篇并结合教学工作编写及翻译工程力学方面的教科书余部为我国工科院校广泛采用对工科基础理论教育起了较大作用。其中《弹性力学问题的有限单元法》是国内最早引进有限单元法的专著对工程问题的解决起了重要作用。当选为中国科学院院士(学部委员)。安徽寿县人。年毕业于西南联合大学土木系。年获美国哈佛大学应用力学硕士学位。建国后历任唐山铁道学院讲师、副教授西南交通大学副教、教授、数理力学系副主任、基础课部副主任中国力学学会第二届副理事长四川省力学学会第一、二届副理事长美国试验与材料学会E委员会委员。中国民主同盟盟员。专于材料力学较早介导断裂力学的研究和应用。合编《材料力学》。孙训方教授()第一章绪论(Preface)§材料力学(Mechanicsofmaterials)的任务材料力学的任务是在满足强度、刚度和稳定性的要求下为设计既经济又安全、适用的构件提供必要的理论和计算方法。问题的提出火车铁轨的截面为什么做成工字形起重机的起重臂截面为什么是槽形而不是十字形细长压杆受压为什么会弯曲而短粗杆则不会?横梁为什么一般是竖放的(下右图)?奇怪的独木桥(第届全国大学生力学竞赛样题)一位游客在某处发现有座独木桥上写:禁止独自一人过桥。他发现当地居民的确都是成双结队并且好像以某种相互配合的方式过桥。他觉得很奇怪为什么个人可以过桥而个人却不能。等周围没有其它人时他想独自试试结果没走到半程就压断独木桥而掉入水中。据事后调查河宽米桥长米如图示(支撑点可认为是铰链约束)。桥用轻质木材做成等截面允许最大弯矩为Nm。假设人的体重均为N桥重不计。请分析一下:()本问题与力学中的什么内容有关系?()如果一个人想过桥最多能走多远?()当地居民过桥时两人需要进行配合你认为两人应如何配合才能安全过桥?奇怪的独木桥(第届全国大学生力学竞赛样题)物理和理论力学:运动的一般规律(质点、刚体)。质点:只有质量,没有大小。刚体:有质量,有大小,但没有变形。变形体:有质量,有大小,有变形。质点刚体变形体,人类认识的深化。材料力学和理论力学(统称工程力学)静力学:刚体(rigidbody)材料力学:变形固体或变形体(continuum)注意:刚体模型适用的概念、原理、方法在研究变形体模型的内部效应(变形)时不适用。诸如:力和力偶的可传递性原理、力的分解和合成原理等。讨论请判断下列简化在什么情形下是正确的什么情形下是不正确的?请判断下列简化在什么情形下是正确的什么情形下是不正确的?构件(component,element)工程结构或机械的组成部分。结构(structure)建筑物或构筑物中承受外部作用的骨架。承载能力(carryingcapacity)构件承受载荷的能力。强度(strength)构件在外力作用下抵抗破坏的能力(牢不牢的问题)。破坏显著的塑性变形或断裂。基本概念变形(deformation)构件尺寸与形状的变化。弹性(elastic)变形外力解除以后可恢复的变形。塑性(plastic)变形外力解除以后不能恢复的变形。刚度(rigidity)构件在外力作用下抵抗变形的能力。(变形大不大的问题)刚度大变形小刚度小变形大。基本概念强度问题刚度问题机械臂、机械手强度问题、刚度问题材料力学的稳定性研究主要针对细长压杆。基本概念稳定性(stability):构件在外力作用下保持其原有平衡状态的能力(是否会屈曲、翘曲的问题)。稳定问题脚手架大型桥梁工程构件的强度、刚度和稳定问题足够的稳定性构件正常工作的条件:强度:构件抵抗破坏的能力刚度:构件抵抗弹性变形的能力稳定性:构件保持原有平衡形式的能力足够的强度足够的刚度不因发生断裂或塑性变形而失效不因发生过大的弹性变形而失效不因发生因平衡形式的突然转变(失稳)而失效D、对于BC杆BC杆是否有足够的强度承受载荷?BC杆是否会产生过度的偏转和下垂?将产生多大的变形?如果对BC杆进行设计应选择怎样的截面形状和尺寸才能使杆件既安全(既不产生破坏又不产生过大的变形)又经济?、对于AB杆和CD杆研究组成塔吊的每一根杆件的受力以及受力以后是否会产生破坏或者选择怎样的截面形状、尺寸和材料。研究塔吊不致倾倒确定所需配重。材料力学是工程设计的重要组成部分而一个工程结构的设计包括确定组成结构的构件的合适的尺寸、截面形状和材料等以确保它能承受一定的载荷作用既不产生断裂破坏又不产生过大的变形同时能保证稳定的平衡。不同构件的承载能力是不同的。与下列因素有关:材料性质:如木材钢铁尺寸:大、小形状:空心、实心平放、竖放。从安全角度考虑:优质材料构件尺寸粗大从经济角度考虑:节省材料减少成本减轻自重。研究对象(researchobjects)构件(element)构件的分类(classificationofelements)杆:空间一个方向的尺度远大于其它两个方向的尺度。板:空间一个方向的尺度远小于其它两个方向的尺度且各处曲率均为零。壳:空间一个方向的尺度远小于其它两个方向的尺度且至少有一个方向的曲率不为零。体:空间三个方向具有相同量级的尺度。根据空间三个方向的几何特征变形体大致可分为:材料力学以“梁、杆”为主要研究对象(themainresearchobjectiveinmechanicsofmaterialsincludeaxiallyloadedbars,shafts,beams,andcolumns)工程中多为梁、杆结构、小变形假设smalldeformation:物体的几何形状及尺寸的改变与其原始尺寸相比是很微小的可忽略的。、连续性假设continuity:微观不连续宏观连续。可以引入无限小概念可以进行极限、积分、微分的运算。、均匀性假设homogenization:物体内各点处的性质(主要指弹性性质)处处相同。、各向同性假设isotropy:微观各向异性宏观各向同性。研究变形体力学的平衡方程时静力学的原理适用。§变形固体的基本假设灰口铸铁的显微组织球墨铸铁的显微组织普通钢材的显微组织优质钢材的显微组织外力(externalforce):某一物体受到的其它物体对它的作用力包括载荷以及由于约束而产生的约束反力。外力的分类:按作用方式分:表面力(surfaceload):按接触表面分布§外力及其分类集中力(concentratedload):外力分布的面积远小于物体的表面尺寸可看成作用于一点的力(N)桥面板作用在钢梁的力分布力(distributedload):作用于一定的面积上()作用于一定的长度上(Nm)动(dynamic)载荷:随时间改变的载荷如交变载荷(alternateload)、冲击载荷(impactload)。按载荷作用的性质分(按随时间变化):静(static)载荷:载荷从零开始缓慢地增加到P内力(internalforce)构件内部由于外力作用而引起的各质点之间的相互作用力的改变量称为附加内力简称内力。随外力的变化而变化。§内力、截面法和应力的概念分布内力可用通过截面形心上的合力表示称为截面上的内力空间力系:内力必须满足平衡条件作用在弹性体上的外力相互平衡内力与外力平衡内力与内力平衡。平衡方程:所有力在X轴、Y轴、Z轴上的投影的代数和等于零。所有力(力偶)对X轴、Y轴、Z轴之力矩代数和等于零。截面法:用假想的截面将构件截开取任一部分为脱离体用静力平衡条件求出截面上内力的方法。截面法的步骤:切一刀取一段加内力列平衡。讨论请确定图(a),(b)中和截面上的内力。请确定图(a)(b)中和截面上的内力。应力(stress)分布内力在截面内一点的密集程度应力就是单位面积上的内力?M点的全应力正应力(normalstress)垂直于截面的应力剪应力(shearingstress)切于截面的应力DFRM点的平均应力受力物体内各截面上每点的应力一般是不相同的它随着截面和截面上每点的位置而改变。因此在说明应力性质和数值时必须要说明它所在的位置。注意点:量纲相同物理意义不同。应力存在于变形体内部任意一点而压强作用于物体表面。应力是与内力分布有关的微元面上平均集度的极限而压强是单位面积上的外力。应力一般不垂直于截面而压强一般垂直于作用面。应力分布一般及其复杂而压强一般呈均匀或线性分布。应力与压强的区别§变形与应变变形(deformation)构件受力以后形状和尺寸产生的变化。位移(displacement)变形后构件上的各个点、线、面产生的位置的改变。线位移(normaldisplacement)构件内各点原来位置到新位置之间的距离角位移(angulardisplacement)原有截面(直线)在变形后所旋转的角度。应变(strain)度量一点处的变形程度。单元体的变形()棱边长度的变化正应变(normalstrain)用表示ab线段ab的绝对变形:u线段ab的平均正应变(相对变形):伸长为正缩短为负单元体棱边角度的变化-剪应变:()棱边之间角度的变化切应变(shearingstrain)用表示直角变形后小于度为正反之为负小变形原始尺寸原理以切代弧:ABB’B’’C线应变e和切应变g是度量构件变形程度的两个基本量不同方向的线应变是不同的不同平面的切应变也是不同的它们都是坐标的函数。因此在描述物体的线应变和切应变时应明确发生在哪一点沿哪一个方向或在哪一个平面。线应变和切应变均是量纲一的量切应变一般用弧度(rad)表示。两种应变虽随点及方向有关但都不是矢量不能像位移那样按矢量处理。根据弹性理论在线弹性小变形范围内线应变e只与正应力s有关而与切应力t无关而切应变g只与切应力t有关与正应力s无关。§杆件变形的基本形式轴向拉伸(tension)与压缩(compression)剪切(shearing)扭转(torsion)弯曲(bending)杆件分为直杆曲杆等截面杆变截面杆,等直杆轴线:截面形状中心(形心)的连线轴线为直线是直杆轴线为曲线是曲杆轴向拉伸(axialtension)(b)轴向压缩(axialcompression)轴向拉伸和压缩(axialtensionandcompression)剪切(shear)扭转(torsion)弯曲(bending)材料力学是一门很重要的技术基础课它与机械、土建、航空、交通水利等工程密切相关他在基础课和专业课之间起着桥梁作用入门

用户评价(0)

关闭

新课改视野下建构高中语文教学实验成果报告(32KB)

抱歉,积分不足下载失败,请稍后再试!

提示

试读已结束,如需要继续阅读或者下载,敬请购买!

评分:

/96

VIP

在线
客服

免费
邮箱

爱问共享资料服务号

扫描关注领取更多福利