材料力學基礎(chǔ)知識重點PPT教案

1、會計學1材料力學基礎(chǔ)知識重點材料力學基礎(chǔ)知識重點第1頁/共65頁第2頁/共65頁第3頁/共65頁趙州橋(石拱橋)595-605年建，充分利用石料的壓縮強度安瀾竹索橋(宋代建)(1964年改為鋼纜承托的索橋)充分利用竹材的拉伸強度第4頁/共65頁2、材料力學的建立伽利略(G.Galileo)1638年提出計算梁強度的公式(但結(jié)論不正確)胡克(R.Hooke)1678年發(fā)表根據(jù)實驗得出的物理定律胡克定律第5頁/共65頁第6頁/共65頁第7頁/共65頁3、緒論3.1材料力學的研究對象2、構(gòu)件分類、構(gòu)件分類塊體板殼軸線中面桿件形心橫截面第8頁/共65頁第9頁/共65頁對構(gòu)件在荷載作用下正常工作的要求對

2、構(gòu)件在荷載作用下正常工作的要求. 具有足夠的強度荷載作用下不斷裂，荷載去除后不產(chǎn)生過大的永久變形(塑性變形)構(gòu)件在外載作用下，抵抗破壞的能力。構(gòu)件在外載作用下，抵抗破壞的能力。 例例如儲氣罐不應爆破。（破壞如儲氣罐不應爆破。（破壞 斷裂或變形過量不能恢復）斷裂或變形過量不能恢復）FFaFF鋼 筋b第10頁/共65頁荷載未作用時塑形變形示例荷載作用下F荷載去除后3.1材料力學的研究對象第11頁/共65頁. 具有足夠的剛度荷載作用下的彈性變形不超過工程允許范圍。構(gòu)件在外載作用下，抵抗可恢復變形的能力。構(gòu)件在外載作用下，抵抗可恢復變形的能力。例如機床主軸不應變形過大，否則影響加工精度。導軌、例如機床

3、主軸不應變形過大，否則影響加工精度。導軌、絲杠等。絲杠等。荷載未作用時荷載去除后荷載作用下F3.1材料力學的研究對象彈性變形第12頁/共65頁. 滿足穩(wěn)定性要求對于理想中心壓桿是指荷載作用下桿件能保持原有形態(tài)的平衡。 構(gòu)件在某種外載作用下，保持其原有平衡狀構(gòu)件在某種外載作用下，保持其原有平衡狀態(tài)的能力。例如柱子不能彎等。態(tài)的能力。例如柱子不能彎等。 偏心受壓直桿3.1材料力學的研究對象第13頁/共65頁第14頁/共65頁3.3外力與內(nèi)力外力：外力：按按外外力力作作用用的的方方式式體積力體積力: :是連續(xù)分布于物體內(nèi)部各點的力是連續(xù)分布于物體內(nèi)部各點的力如物體的自重和慣性力如物體的自重和慣性力面

4、積力面積力: :如油缸內(nèi)壁的壓力，水壩受如油缸內(nèi)壁的壓力，水壩受到的水壓力等均為到的水壓力等均為分布力分布力若外力作用面積范圍遠小于若外力作用面積范圍遠小于構(gòu)件表面的尺寸，可作為作構(gòu)件表面的尺寸，可作為作用于一點的集中力。如火車用于一點的集中力。如火車輪對鋼軌的壓力等輪對鋼軌的壓力等按按時時間間分布力：分布力：集中力：集中力：靜載：靜載：動載：動載：緩慢加載（緩慢加載（a0a0）快速加快速加載（載（a0a0），或沖擊加載），或沖擊加載第15頁/共65頁3.3外力與內(nèi)力第16頁/共65頁3.3外力與內(nèi)力第17頁/共65頁第18頁/共65頁3.4正應力與剪（切）應力p M ANANAddlim0A

5、TATAddlim0垂直于截面的應力稱為垂直于截面的應力稱為“正應力正應力” ” ( (，sigma西格瑪) )；位于截面內(nèi)的應力稱為位于截面內(nèi)的應力稱為“剪應力剪應力”( (，tau套套 ) )。 應力單位應力單位：1Pa =1 N/m2 1M Pa = 1106 N/m2 1G Pa = 1109 N/m2第19頁/共65頁 3.5正應變與切應變一、形變：一、形變： 形狀的改變。物體的形狀總可用它各部分的長度和角度來表示。因此物體的形變總可以歸結(jié)為長度的改變和角度的改變。二、二、應變：應變： 應變又可分為正應變（線應變）和切應變兩種。每單位長度的伸縮稱為正應變（線應變），用（epsilon

6、 ，伊普西龍 ） 表示；各線段之間的直角的改變稱為切應變（角應變），用 （gamma，伽馬）表示。第20頁/共65頁第21頁/共65頁第22頁/共65頁第23頁/共65頁3.6桿件的四種基本變形形式第24頁/共65頁第25頁/共65頁3.6桿件的四種基本變形形式第26頁/共65頁. .3.6桿件的四種基本變形形式第27頁/共65頁第28頁/共65頁軸向壓縮，對應的外力稱為壓力。軸向壓縮，對應的外力稱為壓力。軸向拉伸，對應的外力稱為拉力。軸向拉伸，對應的外力稱為拉力。力學模型如圖力學模型如圖PPPP4.1引言第29頁/共65頁有一些直桿，受到兩個以上的軸向載荷作用，這種桿仍屬于拉壓桿。 4.1引

7、言第30頁/共65頁PPPP正負第31頁/共65頁120F2FF2FFN1FN2FxFN12BAC2FF平衡方程Fx=0，F(xiàn)N1-2F=0得AB段的軸力為FN1=2F對于BC段，由平衡方程 Fx=0，F(xiàn)-FN2=0得BC段的軸力為FN2=F第32頁/共65頁第33頁/共65頁解：（1）計算支反力設桿右端的支反力為FR，則由整個桿的平衡方程Fx=0，F(xiàn)2-FR=0得FR=F2-F1=50KN-20KN=30KNFN2F1F2FRF1FN1FR+-0FN20kN30kNABC第34頁/共65頁FN2F1F2FRF1FN1FR+-0FN20kN30kNABC第35頁/共65頁FF11112222現(xiàn)在

8、研究拉壓桿橫截面上的應力分布，即確定橫截面上各點處的應力。首先觀察桿的變形。如圖所示為一等截面直桿，試驗前，在桿表面畫兩條垂直于桿軸的橫線1-1與2-2，然后，在桿兩端施加一對大小相等、方向相反的軸向載荷F。從試驗中觀察到：橫線1-1與2-2仍為直線，且仍垂直于桿件軸線，只是間距增大，分別平移至圖示1-1，2-2位置。第36頁/共65頁第37頁/共65頁第38頁/共65頁 4.3拉壓桿的應力拉壓桿的應力 斜截面上的應力斜截面上的應力FmmFaFFmm以上研究了拉壓桿橫截面上的應力，為了更全面地了解桿內(nèi)的應力情況，現(xiàn)在研究橫截面上的應力?？紤]如圖，所示拉壓桿，利用截面法，沿任一斜截面m-m將桿切

9、開，該截面的方位以其外法線與x軸的夾角a表示。由前述分析可知，桿內(nèi)各縱向纖維的變形相同，因此，在截面m-m兩側(cè)，各纖維的變形也相同。因此，斜截面m-m上的應力P沿截面均勻分布。第39頁/共65頁mmaaa第40頁/共65頁FF123第41頁/共65頁FN2F1F2FRF1FN1FR+-0FN20kN30kNABC解：根據(jù)例1得，桿段AB與BC的軸力分別為FN1=20KN，F(xiàn)N2=-30KNAB段的軸力較小，但橫截面面積也較小，BC段的軸力雖較大，但橫截面面積也較大，因此，應對兩段桿的應力進行計算。第42頁/共65頁第43頁/共65頁FmmFa50第44頁/共65頁圓截面試件圓截面試件標距與直徑

10、的比例為標距與直徑的比例為: :010dl005dl 第45頁/共65頁第46頁/共65頁1 、線性階段、線性階段(ob段段)oa段段:為直線為直線。比例極限比例極限 P ab段段:不再是直線不再是直線,在在b點以下，卸載后變形可以完全點以下，卸載后變形可以完全恢復。恢復。 彈性變形。彈性變形。b點的應力點的應力:彈性極限彈性極限 e.當應力當應力超過超過 e 時，將產(chǎn)生時，將產(chǎn)生塑性變形塑性變形。低碳鋼拉伸試驗應力-應變圖第47頁/共65頁低碳鋼拉伸試驗應力-應變圖2 、屈服階段、屈服階段(bc段段)屈服極限屈服極限 s 強度的重要指標強度的重要指標低碳鋼低碳鋼Q235的屈服應力為的屈服應力

11、為235MPa第48頁/共65頁低碳鋼拉伸試驗應力-應變圖3、硬化階段、硬化階段(ce段段)恢復抵抗變形的能力恢復抵抗變形的能力硬化。硬化。e點的應力點的應力:強度極限強度極限 b.低碳鋼低碳鋼Q235的強度極限為的強度極限為380MPa4、頸縮階段（、頸縮階段（ef段）段）第49頁/共65頁5、卸載與再加載規(guī)律卸載與再加載規(guī)律 卸載過程：卸載過程： dd為直線。為直線。dd / oa。og=od+dgod塑性形變，dg彈性形變卸載后再加載，先沿dd 直線，然后沿def曲線。低碳鋼拉伸試驗應力-應變圖第50頁/共65頁第51頁/共65頁二、其它塑性材料拉二、其它塑性材料拉伸時的力學性伸時的力學

12、性能能名義屈服極限名義屈服極限與低碳鋼相比與低碳鋼相比共同之處共同之處:斷裂破壞前斷裂破壞前經(jīng)歷較大經(jīng)歷較大的塑性變形的塑性變形；不同之處不同之處：有的沒有明顯的四個有的沒有明顯的四個階段。階段。合金鋼20Cr高碳鋼T10A螺紋鋼16Mn低碳鋼A3黃銅H62第52頁/共65頁對于沒有明顯的屈服對于沒有明顯的屈服階段的塑性材料，工階段的塑性材料，工程上規(guī)定程上規(guī)定: 用產(chǎn)生用產(chǎn)生0.2 %塑性應變時的應力塑性應變時的應力作屈服指標，稱為作屈服指標，稱為名名義屈服極限義屈服極限，用用0.2表示。表示。名義屈服極限名義屈服極限 P0.2第53頁/共65頁材料在壓縮材料在壓縮時的力學性能時的力學性能l E, s與拉伸與拉伸時大致相同。時大致相同。l 因越壓越扁因越壓越扁,得不到得不到 b 。金屬的金屬的壓縮試件壓縮試件: 短圓柱，其高度與直徑之比為短圓柱，其高度與直徑之比為1. 低碳鋼壓縮低碳鋼壓縮時的時的 - 曲線曲線 1.53。第54頁/共65頁2. 鑄鐵壓縮時的鑄鐵壓縮時的 - 曲線曲線 l 抗壓抗壓強度極強度極限限比抗拉比抗拉強度強度極限極限高高45倍。倍。l 破壞斷面與破壞斷面與軸線大約成軸線大約成45 55 的傾的傾角。角。第55頁/共65頁 小結(jié)小結(jié)比例極限比例極限 P 彈性極限彈性極限 e 屈服極限屈服極限 s 強度極限強度極限 b 材料的力學性能指標材料的力學