材料力学 Mechanics of materials 赠同学们一句话: 物格而后知至,知至而后意诚,意诚而后心正, 心正而后身修,身修而后家齐,家齐而后国治,国治 而后天下平。自天子以至于庶人,壹是皆以修身为 本 曾子《大学》 格物—至知 诚意—正心 修身—齐家 治回—天下
1 材 料 力 学 Mechanics of Materials 赠同学们一句话: 物格而后知至, 知至而后意诚,意诚而后心正, 心正而后身修,身修而后家齐,家齐而后国治,国治 而后天下平。 自天子以至于庶人, 壹是皆以修身为 本。 曾子《大学》 格物——至知 —— 诚意 ——正心 —— 修身 ——齐家 —— 治国 ——平天下
第一章绪论 目的 对学科有一个初步的概念上的了解 懂得重要性,引起学习它的兴趣 了解恰当的学习方法 内容 材料力学的任务、作用和地位 基本假设 基本概念 变形的基本形式
2 目的 对学科有一个初步的概念上的了解 懂得重要性,引起学习它的兴趣 了解恰当的学习方法 内容 •材料力学的任务、作用和地位 •基本假设 •基本概念 •变形的基本形式 第一章 绪 论
§1.材料力学的来龙去脉 本节站在力学史和力学方法论的发展观、自然科 学的价值观上,追根溯源,展望去向,力图使你对于 材料力学有如下的宏观感觉和总体把握 会当凌绝顶,一览众山小 材料力学的由来—学科发展的必然性 材料力学的任务—工程需要的迫切性 材料力学的作用—承前启后的阶段性 四、材料力学的学习—爱学会学的自觉性
3 §1.1 材料力学的来龙去脉 本节站在力学史和力学方法论的发展观、自然科 学的价值观上,追根溯源 ,展望去向,力图使你对于 材料力学 有如下的宏观感觉和总体把握 会当凌绝顶,一览众山小 一、材料力学的由来 —— 学科发展的必然性 二、材料力学的任务 —— 工程需要的迫切性 三、材料力学的作用 —— 承前启后的阶段性 四、材料力学的学习 —— 爱学会学的自觉性
材料力学的由来—学科发展的必然性 你将会确信:从学科发展观的肩度,材料力堂的 出现。是力学学科的必然结果 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(相对位置不变 变形体:有质量,有大小,有变形(相对位置变化) 变形:物体内部各质点之间的相对位置变化、尺寸和 形状的改变 质点—刚体—变形体,人类的认识深化
4 一、材料力学的由来 —— 学科发展的必然性 你将会确信:从学科发展观的角度,材料力学的 出现,是力学学科的必然结果 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(相对位置不变) 变形体:有质量,有大小,有变形(相对位置变化) 变形:物体内部各质点之间的相对位置变化、尺寸和 形状的改变 质点 —— 刚体 —— 变形体,人类的认识深化
变形体力学变形体受力后的运动或变形规律 涉及到变形,理论力学无能为力,材料力学当仁不让 材料力学是变形体力学最早的分支,有最简捷的结果 (1)最简单的模型 (2)最基本的概念 (3)最根本的方法 (4)最典型的结论 特点: 概念多,变形多,公式多,实验多 研究对象—质点?刚体?变形体? 根据相对性
5 变形体力学 —— 变形体受力后的运动或变形规律 涉及到变形,理论力学无能为力,材料力学当仁不让 材料力学是变形体力学最早的分支,有最简捷的结果 (1)最简单的模型 (2)最基本的概念 (3)最根本的方法 (4)最典型的结论 特点: 概念多, 变形多, 公式多, 实验多 • 研究对象 —— 质点?刚体?变形体? 根据 相对性
二、材料力学的任务一工程需要的迫切性 工程需要上看,材力是必然产物 材力能成为一门自然科学技术的学科,是人类文 明发展积累的成果 每时每刻,人类都不得不同受力的物体或结构打交道: 从土房、木屋到钢铁塔架、钢筋混凝土大厦 (住) 从人力车、牛马车到火车、汽车、轮船、飞机、火箭 (行) 从打猎用的木棍、竹棒到用蒸汽或用电动的机器 (用) 人们(包括你)生活中的一切,无不涉及受力的问题 受力问题的安全?安全与经济?
6 二、材料力学的任务 —— 工程需要的迫切性 工程需要上看,材力是必然产物 材力能成为一门自然科学技术的学科,是人类文 明发展积累的成果 每时每刻,人类都不得不同受力的物体或结构打交道: 从土房、木屋 到钢铁塔架、钢筋混凝土大厦 (住) 从人力车、牛马车 到 火车、汽车、轮船、飞机、火箭 (行) 从打猎用的木棍、竹棒 到 用蒸汽或用电动的机器 (用) 人们(包括你)生活中的一切,无不涉及受力的问题 —— 受力问题的安全?安全与经济?
长江、松花江的堤坝 911的世贸大楼 失事的飞机 日常的衣食住行涉及的结构 它们的第一功能——某方面的第一价值 虽然安全保证不是追求的第一功能,但是 是人类生存的基本功能 材料力学首先回答了安全功能如何保证的问题 也是在解决安全问题中发展起来的 材料力学形成以前,人们已经懂得一些相关知识,并积 累了实践经验 隋代的赵州石桥,经计算,符合现代力学原理
7 长江、松花江的堤坝 911的世贸大楼 失事的飞机 日常的衣食住行涉及的结构 它们的第一功能 —— 某方面的第一价值 虽然安全保证不是追求的第一功能,但是 是人类生存的基本功能 材料力学首先回答了安全功能如何保证的问题 也是在解决安全问题中发展起来的 材料力学形成以前,人们已经懂得一些相关知识,并积 累了实践经验 隋代的赵州石桥,经计算,符合现代力学原理:
河北赵州桥建于1400年前(隋朝)跨37.02米、宽 米、拱高723米,隋允康教授的老师钱令希院士用弹 塑性理论计算,结果——压力线完全通过拱轴
8 河北赵州桥建于1400年前(隋朝)跨37.02米、宽 9米、拱高7.23米,隋允康教授的老师 钱令希院士用弹 塑性理论计算,结果 ——压力线完全通过拱轴
隋允康教授指导博士生用他提出的结构拓扑优化 ICM( Independent Continuous Mapping)方法计算 的结果,完全类似赵州桥的构型。 辑闺排 口哥 ■■■■圆■■■■■■■■圆■■■圆■■■圆■■■■■■■圆■■■圆■■圆■■■■■圆■■■■ 包包包包包包包■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■
9 隋允康 教授指导博士生用他提出的结构拓扑优化 ICM ( Independent Continuous Mapping )方法计算 的结果,完全类似赵州桥的构型
真正解决问题,还是材料力学形成以后 达芬奇 Leonardo da vinci,1452-1519) 伽利略( Galilei,1564-1642) 开始着手解决构件的强度计算问题 从那时起,材料力学在奠基 长期的积累、发展,逐渐完善形成材料力学 材料力学关心的安全体现在 强度( Strength) 刚度( Stiffness 稳定性 Stability) ●●● 10
10 真正解决问题,还是材料力学形成以后 达.芬奇(Leonardo da Vinci, 1452-1519) 伽利略(Galilei, 1564-1642) 开始着手解决构件的强度计算问题 从那时起,材料力学在奠基 长期的积累、发展,逐渐完善形成 材料力学 材料力学关心的安全体现在 —— 强 度 (Strength) 刚 度 (Stiffness) 稳定性 (Stability) …