華科機(jī)械材料力學(xué)簡(jiǎn)單回顧ppt課件

1、資料力學(xué)資料力學(xué)是研討桿件承載才干的一門(mén)科學(xué)是研討桿件承載才干的一門(mén)科學(xué);桿件承載才干強(qiáng)強(qiáng) 度：即抵抗破壞的才度：即抵抗破壞的才干干剛剛 度：即抵抗變形的才度：即抵抗變形的才干干穩(wěn)定性：即堅(jiān)持原有平衡形狀的穩(wěn)定性：即堅(jiān)持原有平衡形狀的才干才干;1 1、均勻延續(xù)性假設(shè)、均勻延續(xù)性假設(shè)假設(shè)構(gòu)件在整個(gè)幾何空間內(nèi)毫無(wú)空隙地充溢了一樣的物假設(shè)構(gòu)件在整個(gè)幾何空間內(nèi)毫無(wú)空隙地充溢了一樣的物質(zhì)，其組織構(gòu)造處處一樣，而且是密實(shí)、延續(xù)的。質(zhì)，其組織構(gòu)造處處一樣，而且是密實(shí)、延續(xù)的。、各向同性假設(shè)、各向同性假設(shè)以為資料在各方向上的力學(xué)性質(zhì)一樣。以為資料在各方向上的力學(xué)性質(zhì)一樣。3 3、小變形假設(shè)、小變形假設(shè)構(gòu)件受力

2、后變形的尺寸大小遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于構(gòu)件原始尺寸。構(gòu)件受力后變形的尺寸大小遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于構(gòu)件原始尺寸。 資料力學(xué)的根本假設(shè)資料力學(xué)的根本假設(shè);1 1、拉伸與緊縮、拉伸與緊縮2 2、剪切、剪切3 3、彎曲、彎曲受力與變形的方式受力與變形的方式4 4、改動(dòng)、改動(dòng)5 5、組合變形、組合變形;軸向拉伸和緊縮 外力特征：作用于桿件上的外力或外力特征：作用于桿件上的外力或其合力的作用線(xiàn)沿桿件的軸線(xiàn)。其合力的作用線(xiàn)沿桿件的軸線(xiàn)。變形特征：桿件產(chǎn)生軸向的伸長(zhǎng)或變形特征：桿件產(chǎn)生軸向的伸長(zhǎng)或縮短?？s短。;內(nèi)力內(nèi)力internal force受力構(gòu)件內(nèi)相鄰兩部分間因變形而產(chǎn)生的相互作用力。截面法：求某個(gè)截面上的內(nèi)力，假想用截面將構(gòu)

3、件剖截面法：求某個(gè)截面上的內(nèi)力，假想用截面將構(gòu)件剖成兩部分，在截開(kāi)的截面上，用內(nèi)力替代另一部分對(duì)成兩部分，在截開(kāi)的截面上，用內(nèi)力替代另一部分對(duì)它的作用。它的作用。F1F2F3FnF1F3F2Fn; *坐標(biāo)系：坐標(biāo)系：x 軸軸-桿件軸線(xiàn)桿件軸線(xiàn) yz 平面平面截面所在平面截面所在平面; 當(dāng)一切外力均沿桿的軸線(xiàn)方向作用時(shí)，桿的橫截面上只需沿軸線(xiàn)方向的一個(gè)內(nèi)力分量，這個(gè)內(nèi)力分量稱(chēng)為“軸力 用FN 表示。 表示軸力沿桿軸線(xiàn)方向變化的圖形，稱(chēng)為軸力圖。左端出發(fā)左加右減;繪制軸力圖的方法繪制軸力圖的方法 確定約束力；;單位：Pa (N/m2) 、 - 矢量實(shí)際上，實(shí)際上， 是二階張量是二階張量 ，普通用，

4、普通用 表表示示 正應(yīng)力正應(yīng)力 (Normal Stress) (Normal Stress) 切應(yīng)力 (Shear Stress)0dlimdAFFpAAANANAddlim0ATATAddlim0應(yīng)力應(yīng)力均勻分布AniiiAAAFidlim10NAFN;其中其中 FN FN橫截面上的軸力，由截面法求得；橫截面上的軸力，由截面法求得； A A橫截面面積。橫截面面積。 橫截面上的應(yīng)力橫截面上的應(yīng)力斜截面上的應(yīng)力斜截面上的應(yīng)力NFAsin22cos1cos22FNFpkkFnt;其中其中 FN FN橫截面上的軸力，由截面法求得；橫截面上的軸力，由截面法求得； A A橫截面面積。橫截面面積。 橫截

5、面上的應(yīng)力橫截面上的應(yīng)力斜截面上的應(yīng)力斜截面上的應(yīng)力NFAsin22cos1cos22FNFpkkFnt; 縱向線(xiàn)應(yīng)變：縱向線(xiàn)應(yīng)變： 橫向線(xiàn)應(yīng)變：橫向線(xiàn)應(yīng)變：泊松比bb ll1lllFF1bb2b2b;胡克定律胡克定律第一種方式第一種方式EA桿的抗拉(壓)剛度NF llEA 1lllFFNFlEAlE第二種方式第二種方式應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系E資料的彈性模量楊氏模量;1 1、外力、外力平衡條件平衡條件2 2、變形、變形幾何協(xié)調(diào)條件幾何協(xié)調(diào)條件3 3、彈性體變形特征、彈性體變形特征物理?xiàng)l件本構(gòu)關(guān)系物理?xiàng)l件本構(gòu)關(guān)系資料力學(xué)的分析過(guò)程資料力學(xué)的分析過(guò)程;資料在拉壓時(shí)的力學(xué)性能資料在拉壓時(shí)的力學(xué)性能資料的力學(xué)性

6、能資料的力學(xué)性能在載荷作用下資料所表現(xiàn)出的在載荷作用下資料所表現(xiàn)出的 變形與破壞等方面的特性實(shí)驗(yàn)條件：常溫實(shí)驗(yàn)條件：常溫(室溫室溫)、低溫、高溫、低溫、高溫 靜載、動(dòng)載靜載、動(dòng)載低碳鋼和灰鑄鐵是力學(xué)性能比較典型的常用工程資料低碳鋼和灰鑄鐵是力學(xué)性能比較典型的常用工程資料;拉伸試樣拉伸試樣圓形截面圓形截面矩形截面矩形截面短圓柱形短圓柱形緊縮試樣緊縮試樣dl10dl5Al3 .11Al65. 5dl0 . 35 . 1;彈性階段彈性階段線(xiàn)彈性階段線(xiàn)彈性階段(Oa)變形過(guò)程的四個(gè)階段：變形過(guò)程的四個(gè)階段：oabcefPesb非線(xiàn)彈性階段非線(xiàn)彈性階段(ab)(ab)屈服階段屈服階段強(qiáng)化階段強(qiáng)化階段頸縮

7、階段頸縮階段比例極限比例極限spsp彈性極限彈性極限sese屈服極限屈服極限ss (ss (屈服的低限屈服的低限) )強(qiáng)度極限強(qiáng)度極限sb(sb(拉伸強(qiáng)度拉伸強(qiáng)度;資料性能資料性能拉伸性能拉伸性能壓縮性能壓縮性能低碳鋼鑄鐵;應(yīng)力集中因數(shù)應(yīng)力集中因數(shù) K K;平安系數(shù)、允許應(yīng)力、極限應(yīng)力平安系數(shù)、允許應(yīng)力、極限應(yīng)力 un0.2,sbu n1 1、允許應(yīng)力：、允許應(yīng)力：2 2、極限應(yīng)力：、極限應(yīng)力：3 3、平安因數(shù)：、平安因數(shù)：通常是一個(gè)大于通常是一個(gè)大于1 1的數(shù)的數(shù);強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)那強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)那么么 )()(max( maxxAxFN其中：-許用應(yīng)力， max-危險(xiǎn)點(diǎn)的最大任務(wù)應(yīng)力。設(shè)計(jì)截面尺寸：

8、設(shè)計(jì)截面尺寸：NmaxminFA; NmaxAF )(NiFfP 依強(qiáng)度準(zhǔn)那么可進(jìn)展三種強(qiáng)度計(jì)算： 保證構(gòu)件不發(fā)生強(qiáng)度破壞并有一定平安裕量的條件準(zhǔn)那么。 max校核強(qiáng)度：校核強(qiáng)度：答應(yīng)載荷：答應(yīng)載荷： ;強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)那強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)那么么 )()(max( maxxAxFN其中：-許用應(yīng)力， max-危險(xiǎn)點(diǎn)的最大任務(wù)應(yīng)力。設(shè)計(jì)截面尺寸：設(shè)計(jì)截面尺寸：NmaxminFA; NmaxAF )(NiFfP 依強(qiáng)度準(zhǔn)那么可進(jìn)展三種強(qiáng)度計(jì)算： 保證構(gòu)件不發(fā)生強(qiáng)度破壞并有一定平安裕量的條件準(zhǔn)那么。 max校核強(qiáng)度：校核強(qiáng)度：答應(yīng)載荷：答應(yīng)載荷： ; ssAF nu:其中剪切的適用計(jì)算剪切的適用計(jì)算擠壓的適用計(jì)算

9、擠壓的適用計(jì)算bsbsbbsAFdtAbs;外力偶矩與傳送的功率和轉(zhuǎn)速間的關(guān)系外力偶矩與傳送的功率和轉(zhuǎn)速間的關(guān)系當(dāng)軸平穩(wěn)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，作用在軸上的外力偶矩與傳送的功率和轉(zhuǎn)速間的關(guān)系為)(95490mNnNM; 1bsbs；、校核強(qiáng)度： 2bsbbsssFAFA；、設(shè)計(jì)尺寸： 3bsbsbssAFAF；、設(shè)計(jì)外載：適用計(jì)算適用計(jì)算;超靜定問(wèn)題約束反力或內(nèi)力不能僅由平衡方程求 解的問(wèn)題靜定與超靜定的辯證關(guān)系靜定與超靜定的辯證關(guān)系多余約束添加了未知力個(gè)數(shù)，但同時(shí)添加了對(duì)變形的限制與多余約束添加了未知力個(gè)數(shù)，但同時(shí)添加了對(duì)變形的限制與約束，前者使問(wèn)題變?yōu)椴豢山?，后者使?wèn)題變?yōu)榭山馓砑蛹s束，前者使問(wèn)題變?yōu)椴豢?/p>

10、解，后者使問(wèn)題變?yōu)榭山馓砑恿朔匠?。了方程。求解超靜定問(wèn)題的根本方法求解超靜定問(wèn)題的根本方法平衡方程、變形協(xié)調(diào)幾何方程、物理關(guān)系胡克定律。平衡方程、變形協(xié)調(diào)幾何方程、物理關(guān)系胡克定律。 ;FFFF(a)(b)內(nèi)力：受力構(gòu)件內(nèi)相鄰兩部分間因變形而產(chǎn)生的相互作用力。截面法：求某個(gè)截面上的內(nèi)力，假想用截面將構(gòu)件剖成兩部分，在截開(kāi)的截面上，用內(nèi)力替代另一部分對(duì)它的作用。F1F2F3Fn;N1F(a)(b)(c)ABCD2 0 k N5 0 k N30kNOlll123xD2 0 k NN3FCD2 0 k N3 0 k NN2FBCD2 0 k N50 kN3 0 k N40kN10kN20 kN123

11、;軸向拉伸和緊縮桿件橫截面正應(yīng)力計(jì)算公式胡克定律：NF llEA 軸向應(yīng)變x與橫向應(yīng)變y 關(guān)系： yx 彈性常數(shù)彈性模量：E，泊松比：軸向拉伸和緊縮桿件的應(yīng)變計(jì)算公式0llxE或0bby和;拉伸和緊縮桿件斜截面上的應(yīng)力 2NPcoscosxFFAA=QPsin1sin 22xFFAA;資料拉壓時(shí)的力學(xué)性能 ;拉壓桿件強(qiáng)度條件Nmaxmax FA三類(lèi)強(qiáng)度計(jì)算問(wèn)題!;銜接部分的強(qiáng)度計(jì)算 剪切 擠壓 拉壓超靜定問(wèn)題 平衡方程 補(bǔ)充方程 幾何方程 物理方程 ;外力偶矩與傳送的功率和轉(zhuǎn)速間的關(guān)系外力偶矩與傳送的功率和轉(zhuǎn)速間的關(guān)系當(dāng)軸平穩(wěn)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，作用在軸上的外力偶矩與傳送的功率和轉(zhuǎn)速間的關(guān)系為)(9549

12、0mNnNM;改動(dòng)變形改動(dòng)變形桿件遭到大小相等、方向相反、作用面垂直于桿件軸線(xiàn)的力偶作用桿件遭到大小相等、方向相反、作用面垂直于桿件軸線(xiàn)的力偶作用, ,使使桿件的橫截面繞其軸線(xiàn)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)桿件的橫截面繞其軸線(xiàn)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)M0M0受力特征：外力偶矩的作用面垂直于桿件的軸線(xiàn)。受力特征：外力偶矩的作用面垂直于桿件的軸線(xiàn)。變形特征：變形特征：扭力矩M0:使桿產(chǎn)生改動(dòng)變形的外力偶矩恣意兩個(gè)橫截面繞桿軸線(xiàn)發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，稱(chēng)為改動(dòng)角。縱向線(xiàn)傾斜一個(gè)角度 ，稱(chēng)為剪切角(或稱(chēng)切應(yīng)變)；;扭矩：受扭構(gòu)件橫截面上的內(nèi)力偶矩，記為扭矩：受扭構(gòu)件橫截面上的內(nèi)力偶矩，記為T(mén) T。扭矩符號(hào)：按右手螺旋法那么。 TnnT(+)TnnT

13、(-)扭矩矢量與截面外法線(xiàn)方向一致，為正；反之，為負(fù)。BMAMCM用截面法求內(nèi)力：用截面法求內(nèi)力：扭矩圖：扭矩隨構(gòu)件橫截面的位置變化的圖線(xiàn)。扭矩圖：扭矩隨構(gòu)件橫截面的位置變化的圖線(xiàn)。+1ATM-2CTM 扭矩圖;平面彎曲平面彎曲彎曲變形：外力垂直于桿的軸線(xiàn)，使得桿的軸線(xiàn)由直線(xiàn)變成曲線(xiàn)彎曲變形：外力垂直于桿的軸線(xiàn)，使得桿的軸線(xiàn)由直線(xiàn)變成曲線(xiàn)的變形，稱(chēng)為彎曲變形，簡(jiǎn)稱(chēng)彎曲。的變形，稱(chēng)為彎曲變形，簡(jiǎn)稱(chēng)彎曲。梁：以彎曲為主要變形的桿件梁：以彎曲為主要變形的桿件平面彎曲：外力作用在梁的縱向?qū)ΨQ(chēng)平面內(nèi)，梁的軸線(xiàn)彎曲后仍平面彎曲：外力作用在梁的縱向?qū)ΨQ(chēng)平面內(nèi)，梁的軸線(xiàn)彎曲后仍在此對(duì)稱(chēng)平面內(nèi)在此對(duì)稱(chēng)平面內(nèi)-平

14、面彎曲或?qū)ΨQ(chēng)彎曲平面彎曲或?qū)ΨQ(chēng)彎曲特點(diǎn)特點(diǎn): : 軸線(xiàn)的彎曲平面與外力的作用平面重合軸線(xiàn)的彎曲平面與外力的作用平面重合F軸線(xiàn)軸線(xiàn)縱向?qū)ΨQ(chēng)面縱向?qū)ΨQ(chēng)面FFF;即： Sd dM xFxx Sd dFxq xx 2S2dd ddM xFxq xxx 由此得到梁的平衡微分方程彎矩圖凹凸性取決于該截面處的分布載荷集度剪力圖切線(xiàn)斜率=分布載荷集度彎矩圖上X截面處的切線(xiàn)斜率=該截面處的剪力;微分關(guān)系對(duì)應(yīng)表q(x) = 0q(x) = q =qx = 0dF (x) dx= qq 0q 0q 0F = 0F 0程度線(xiàn)斜直線(xiàn)斜直線(xiàn)拋物線(xiàn)極小值拋物線(xiàn)極大值MxM圖q圖F 圖常量 SSdF (x) dxSSSSSS

15、;突變條件qxFxMxM圖q圖F 圖FFFFSSMeMeMeMe突變條件對(duì)應(yīng)表;qBADa4aqaFAyFByOxFSOxM9qa/4A7qa/4BDqaADB,Cqa2CqaEEE控制點(diǎn)法畫(huà)剪力圖與彎矩圖控制點(diǎn)法畫(huà)剪力圖與彎矩圖 根據(jù)載荷及約束力的作用位置，確定控制點(diǎn)(面)。 運(yùn)用截面法確定控制面上的剪力和彎矩?cái)?shù)值 建立FS-x和M-x坐標(biāo)系，并將控制點(diǎn)(面)上的剪力和彎矩值標(biāo)在相應(yīng)的坐標(biāo)系中。 運(yùn)用平衡微分方程確定各段控制面之間的剪力圖和彎矩圖的外形，進(jìn)而畫(huà)出剪力圖與彎矩圖。 ;或橫截面上的正應(yīng)力橫截面上的正應(yīng)力與橫截面的外形和尺寸有關(guān)，與橫截面的外形和尺寸有關(guān)，單位：?jiǎn)挝唬簃3m3抗彎截

16、面系數(shù)抗彎截面系數(shù)最大正應(yīng)力最大正應(yīng)力 zMyImaxmax zMWmaxmaxmax zMyImax zzIWy小結(jié)小結(jié)xyzM;形心和靜矩形心和靜矩組合圖形組合圖形1 niCiiCAxxA1 niCiiCA yyA dxASy AdyASx A11nnxxiiCiCiiSSA yA y11nnyyiiCiCiiSSAxA x性質(zhì)性質(zhì)1 1：圖形對(duì)形心軸的靜矩為零：圖形對(duì)形心軸的靜矩為零; ;反之，圖形對(duì)反之，圖形對(duì)某軸的靜矩為零，那么該軸必為形心軸某軸的靜矩為零，那么該軸必為形心軸;慣性矩與慣性積慣性矩與慣性積慣性矩慣性矩2 dxAIyA2dyAIxA慣性積慣性積dxyAIxy A性質(zhì)性質(zhì)

17、2：平面圖形對(duì)恣意一點(diǎn)的極慣性矩等于該圖形對(duì)：平面圖形對(duì)恣意一點(diǎn)的極慣性矩等于該圖形對(duì)經(jīng)過(guò)該點(diǎn)的恣意一對(duì)相互垂直的坐標(biāo)軸的慣性矩之和經(jīng)過(guò)該點(diǎn)的恣意一對(duì)相互垂直的坐標(biāo)軸的慣性矩之和pyxIII極慣性矩極慣性矩;矩形截面矩形截面常用圖形的慣性矩：常用圖形的慣性矩：xI2dAyA222dhhyb y3 12bh3 12yhbI 1xI2dAyA20dhyb y33bhxyC2h2h2b2b1xO圓形截面圓形截面 xyII4 64D環(huán)形截面環(huán)形截面DdxyOp1 2I4444 16464DdDp12xyIIIpxyIII432D;慣性矩和慣性積的平行軸定理慣性矩和慣性積的平行軸定理2 CxxIIa A

18、2 CCCyyxyx yIIb AIIabA顯然：顯然：性質(zhì)性質(zhì)4：在平面圖形對(duì)一切相互平行的坐標(biāo)軸的慣性在平面圖形對(duì)一切相互平行的坐標(biāo)軸的慣性矩中，以對(duì)形心軸的慣性矩為最小。矩中，以對(duì)形心軸的慣性矩為最小。CxxIICyyII;111 1 cos2sin2 22 cos2sin222 sin2cos22xyxyxxyxyxyyxyxyx yxyIIIIIIIIIIIIIIIIdAxyOxy1x1y1x1y轉(zhuǎn)軸公式轉(zhuǎn)軸公式性質(zhì)性質(zhì)5：顯然顯然11xyxyIIIIpIconst平面圖形對(duì)經(jīng)過(guò)一點(diǎn)的恣意一對(duì)正交軸的兩個(gè)慣性平面圖形對(duì)經(jīng)過(guò)一點(diǎn)的恣意一對(duì)正交軸的兩個(gè)慣性矩之和為常數(shù)，且等于圖形對(duì)該點(diǎn)的極慣性矩。矩之和為常數(shù)，且等于圖形對(duì)該點(diǎn)的極慣性矩。;主慣性矩主