交大材料力學課件

交大材料力學課件目錄contents課程概述與目標材料力學基礎知識桿件受力分析與強度計算組合變形與復雜應力狀態(tài)分析壓桿穩(wěn)定性分析與校核方法疲勞強度概念及影響因素分析材料力學實驗方法及數(shù)據(jù)處理技巧課程總結(jié)與展望課程概述與目標01

材料力學基本概念材料力學的定義研究材料在各種外力作用下產(chǎn)生的應變、應力、強度、剛度和穩(wěn)定性等力學行為的學科。材料力學的研究對象包括金屬、非金屬、復合材料等在內(nèi)的各種工程材料。材料力學的基本假設連續(xù)性假設、均勻性假設、各向同性假設等。掌握材料力學的基本原理和方法，能夠分析和解決工程實際問題。理解材料力學的基本概念、基本理論和基本方法；掌握材料的力學性能和試驗方法；能夠運用所學知識進行簡單的工程設計和分析。課程目標與要求課程要求課程目標《材料力學》（第X版），XXX主編，高等教育出版社。教材《材料力學教程》、《材料力學解題指導》、《材料力學實驗》等。參考書目教材及參考書目學習方法注重理論與實踐相結(jié)合，多做習題和實驗，加深對知識點的理解和掌握。學習建議認真聽講，做好筆記；及時復習鞏固所學知識；積極參與課堂討論和實驗活動；多閱讀相關(guān)文獻和資料，拓寬知識面。學習方法與建議材料力學基礎知識02物體內(nèi)部單位面積上所承受的力，表示物體受力后的內(nèi)部反應。應力定義應變定義應力與應變關(guān)系物體在受到外力作用時產(chǎn)生的形狀和尺寸變化，表示物體變形的程度。在一定的變形范圍內(nèi)，應力與應變成正比，遵循胡克定律。030201應力與應變概念研究物體在彈性范圍內(nèi)的力學行為，即物體受力后能夠恢復原狀的性質(zhì)。彈性力學研究對象連續(xù)性假設、均勻性假設、各向同性假設、小變形假設等。彈性力學基本假設包括平衡方程、幾何方程、物理方程等，用于描述彈性體的力學行為。彈性力學基本方程彈性力學基礎研究物體在塑性范圍內(nèi)的力學行為，即物體受力后不能恢復原狀而產(chǎn)生永久變形的性質(zhì)。塑性力學研究對象除了彈性力學的假設外，還需考慮材料的塑性性質(zhì)，如屈服準則、流動法則等。塑性力學基本假設包括屈服準則、本構(gòu)方程、塑性勢理論等，用于描述塑性體的力學行為。塑性力學基本方程塑性力學基礎斷裂力學基本假設假設材料是均勻連續(xù)的，裂紋尖端存在應力集中現(xiàn)象。斷裂力學研究對象研究物體在裂紋存在下的力學行為，即裂紋的擴展規(guī)律和物體的斷裂準則。斷裂力學基本方程包括線彈性斷裂力學方程、彈塑性斷裂力學方程等，用于描述裂紋的擴展和物體的斷裂行為。此外，還涉及斷裂韌度、應力強度因子等概念。斷裂力學基礎桿件受力分析與強度計算03拉伸是指桿件受到軸向拉力作用，壓縮是指桿件受到軸向壓力作用。拉伸與壓縮的概念通過截面法可以求出桿件在拉伸或壓縮時的內(nèi)力，即軸力。截面法求內(nèi)力在拉伸或壓縮過程中，桿件的應力和應變之間存在一定的關(guān)系，可以通過胡克定律來描述。應力與應變的關(guān)系為保證桿件在拉伸或壓縮時不發(fā)生破壞，必須滿足一定的強度條件，即桿件內(nèi)的最大工作應力不超過材料的許用應力。強度條件拉伸與壓縮強度計算剪切與擠壓的概念01剪切是指桿件受到垂直于軸線的外力作用，擠壓是指桿件在局部范圍內(nèi)受到壓力作用。剪切與擠壓的實力計算02通過受力分析可以計算出桿件在剪切或擠壓時的實力，進而求出剪切面或擠壓面上的應力。強度條件03為保證桿件在剪切或擠壓時不發(fā)生破壞，必須滿足一定的強度條件，即剪切面或擠壓面上的最大工作應力不超過材料的許用剪切應力或許用擠壓應力。剪切與擠壓強度計算123彎曲正應力是指桿件在彎曲時產(chǎn)生的正應力。彎曲正應力的概念通過截面法可以求出桿件在彎曲時的內(nèi)力，即彎矩，進而根據(jù)彎矩和桿件的截面幾何性質(zhì)計算出彎曲正應力。彎曲正應力的計算為保證桿件在彎曲時不發(fā)生破壞，必須滿足一定的強度條件，即桿件內(nèi)的最大彎曲正應力不超過材料的許用彎曲正應力。強度條件彎曲正應力及強度條件彎曲切應力的概念彎曲切應力是指桿件在彎曲時產(chǎn)生的切應力。彎曲切應力的計算彎曲切應力的計算比較復雜，一般需要根據(jù)桿件的受力情況和截面幾何性質(zhì)進行具體分析。強度條件為保證桿件在彎曲時不發(fā)生破壞，必須滿足一定的強度條件，即桿件內(nèi)的最大彎曲切應力不超過材料的許用彎曲切應力。同時，還需要考慮桿件的穩(wěn)定性和疲勞強度等因素。彎曲切應力及強度條件組合變形與復雜應力狀態(tài)分析04010204拉伸（壓縮）與彎曲組合變形拉伸（壓縮）與彎曲的基本變形特點組合變形的產(chǎn)生原因及分類拉伸（壓縮）與彎曲組合變形的應力與應變分析典型例題解析與計算方法03扭轉(zhuǎn)與彎曲的基本變形特點扭轉(zhuǎn)與彎曲組合變形的產(chǎn)生條件組合變形的應力與應變分布規(guī)律扭轉(zhuǎn)與彎曲組合變形的強度與剛度計算01020304扭轉(zhuǎn)與彎曲組合變形復雜應力狀態(tài)的概念及分類空間應力狀態(tài)分析的簡介平面應力狀態(tài)分析的基本方法復雜應力狀態(tài)下的應變能密度與畸變能密度復雜應力狀態(tài)分析簡介強度理論及其應用材料的破壞形式與強度理論強度理論在組合變形中的應用舉例四種常用強度理論的適用范圍及特點強度理論與實驗結(jié)果的對比分析壓桿穩(wěn)定性分析與校核方法05壓桿穩(wěn)定性指壓桿在受到壓力作用時保持原有平衡狀態(tài)的能力。失穩(wěn)形式包括彈性失穩(wěn)和塑性失穩(wěn)，彈性失穩(wěn)是壓桿在臨界力作用下發(fā)生的屈曲變形，塑性失穩(wěn)則是壓桿在壓力作用下產(chǎn)生塑性變形而喪失承載能力。壓桿穩(wěn)定性概念及失穩(wěn)形式Pcr=π^2*E*I/(L^2)，其中Pcr為臨界力，E為彈性模量，I為截面慣性矩，L為壓桿長度。該公式適用于細長壓桿臨界力的計算。歐拉公式σcr=Pcr/A，其中A為壓桿截面積。臨界應力是判斷壓桿是否失穩(wěn)的重要參數(shù)。臨界應力細長壓桿臨界力計算公式歐拉公式適用范圍及修正方法適用范圍歐拉公式適用于細長壓桿，即長細比（L/r）較大的壓桿。對于短粗壓桿，由于端部約束和剪切變形的影響，歐拉公式需要進行修正。修正方法引入穩(wěn)定系數(shù)φ，對歐拉公式進行修正，得到修正后的臨界力計算公式：Pcr'=φ*Pcr。穩(wěn)定系數(shù)φ與壓桿的長細比、材料性質(zhì)等因素有關(guān)。安全系數(shù)法通過比較壓桿的工作應力與臨界應力的大小，判斷壓桿是否失穩(wěn)。一般要求工作應力小于臨界應力的某一比例（即安全系數(shù)），以保證壓桿的穩(wěn)定性。折減系數(shù)法在壓桿的設計過程中，引入折減系數(shù)對材料的許用應力進行折減，以考慮壓桿穩(wěn)定性的影響。折減系數(shù)與壓桿的長細比、材料性質(zhì)等因素有關(guān)。有限元法利用有限元分析軟件對壓桿進行穩(wěn)定性分析，可以得到更為準確的結(jié)果。有限元法可以考慮各種復雜因素對壓桿穩(wěn)定性的影響，如材料非線性、幾何非線性等。壓桿穩(wěn)定性校核方法疲勞強度概念及影響因素分析06在交變應力作用下，材料或構(gòu)件經(jīng)過一定循環(huán)次數(shù)后發(fā)生的斷裂或損傷。疲勞破壞現(xiàn)象具有突發(fā)性、局部性、對缺陷敏感等。疲勞破壞特點疲勞破壞現(xiàn)象及特點疲勞極限材料在無限多次交變應力作用下而不破壞的最大應力值。應力-壽命曲線描述材料在不同應力水平下疲勞壽命的曲線，是疲勞設計的重要依據(jù)。疲勞極限與應力-壽命曲線應力集中尺寸效應表面狀態(tài)加載頻率和波形影響疲勞強度因素分析01020304構(gòu)件截面尺寸突變處易產(chǎn)生應力集中，降低疲勞強度。材料尺寸越大，疲勞強度越低。表面粗糙度、腐蝕和劃痕等缺陷會降低疲勞強度。加載頻率和波形對疲勞強度有一定影響。降低應力集中表面強化處理合理選材改善工作環(huán)境提高疲勞強度措施優(yōu)化構(gòu)件設計，減少截面尺寸突變。選擇具有高疲勞強度的材料。采用噴丸、滾壓等工藝提高表面強度和硬度。降低腐蝕、溫度等環(huán)境因素的影響。材料力學實驗方法及數(shù)據(jù)處理技巧07VS通過材料力學實驗，使學生掌握材料的基本力學性能指標及其測試方法，加深對材料力學行為的理解，提高分析問題和解決問題的能力。實驗要求學生應嚴格遵守實驗室規(guī)章制度，認真聽取教師講解，獨立完成實驗操作和數(shù)據(jù)記錄，保證實驗結(jié)果的準確性和可靠性。實驗目的材料力學實驗目的和要求壓縮實驗通過壓縮試驗機對試樣施加壓縮力，測定材料的壓縮變形、抗壓強度等性能指標。沖擊實驗通過沖擊試驗機對試樣施加沖擊載荷，測定材料的沖擊韌性和吸收能量等性能指標。彎曲實驗通過彎曲試驗機對試樣施加彎曲力，測定材料的抗彎強度、彎曲模量等性能指標。拉伸實驗通過拉伸試驗機對試樣施加拉伸力，測定材料的彈性模量、屈服強度、抗拉強度等力學性能指標。常見材料力學實驗方法介紹實驗數(shù)據(jù)處理技巧與誤差分析學生應熟練掌握實驗數(shù)據(jù)的處理方法，如平均值法、最小二乘法等，以減小實驗誤差，提高數(shù)據(jù)準確性。數(shù)據(jù)處理技巧學生應了解實驗誤差的來源和分類，學會對實驗結(jié)果進行誤差分析，判斷實驗結(jié)果的可靠性。誤差分析實驗報告應按照規(guī)定的格式撰寫，包括實驗目的、實驗原理、實驗步驟、實驗結(jié)果與數(shù)據(jù)分析、結(jié)論與建議等部分。報告格式實驗報告應內(nèi)容完整、數(shù)據(jù)準確、分析合理、結(jié)論明確，文字通順、圖表清晰。同時，應注明實驗中所使用的儀器設備和參考文獻。內(nèi)容要求學生應按時完成實驗報告并提交給教師批閱。教師應及時給出評閱意見和成績評定。報告提交實驗報告撰寫規(guī)范和要求課程總結(jié)與展望08課程重點內(nèi)容回顧材料力學基本概念包括應力、應變、彈性模量、泊松比等，這些是材料力學的基礎，對于理解材料的力學行為至關(guān)重要。材料的拉伸與壓縮詳細講解了材料在拉伸和壓縮過程中的力學行為，包括胡克定律、屈服點、抗拉強度等概念。材料的剪切與扭轉(zhuǎn)介紹了材料在剪切和扭轉(zhuǎn)作用下的力學響應，以及相關(guān)的計算公式和實驗方法。材料的彎曲講解了梁在彎曲時的內(nèi)力分布、應力應變關(guān)系以及彎曲變形的計算方法。03對實驗方法和技能的掌握情況通過實驗課程的學習和實踐，掌握了材料力學實驗的基本方法和技能，能夠獨立完成相關(guān)實驗。01對基本概念的理解程度通過課堂學習和課后復習，對應力、應變等基本概念有了深入的理解。02對材料力學行為的掌握情況通過分析和解決實際問題，對材料的拉伸、壓縮、剪切、扭轉(zhuǎn)和彎曲等力學行為有了全面的掌握。知識點掌握情況自我