汽车机械基础 教学课件 作者 刘冰 第六章.ppt

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1、主编第6章　材料力学基础6.1　材料力学的基本概念学习目标：1.了解变形固体概念及其基本假设。2.熟悉材料力学的有关概念。3.理解内力和应力的概念。6.1.1　变形固体及其基本假设理论力学主要研究物体的平衡和运动规律，因此将研究对象抽象为刚体。(1)连续性假设　假设物质毫无空隙地充满了整个固体。(2)均匀性假设　假设固体内各处的力学性能完全相同。(3)各向同性假设　假设固体在各个方向的力学性能完全相同。(4)小变形假设　若固体的变形较其尺寸小得多，这种变形称为小变形。6.1　材料力学的基本概念6.1.2　材料力学的任务图6-1　汽车发动机曲轴6.1　材料

2、力学的基本概念1.足够的强度构件抵抗破坏的能力，称为强度。2.足够的刚度构件抵抗变形的能力，称为刚度。3.足够的稳定性构件受载后保持原有平衡形态的能力，称为稳定性。6.1.3　外力、内力、应力和应变1.外力以构件作为研究对象时，作用于构件上的载荷和约束反力称为外力。2.内力和截面法3.截面上的应力6.1　材料力学的基本概念用截面法求出的内力，只表示构件受力的大小，并不能判断出构件某一点受力的强弱程度。图6-2　应力的计算4.应变截面的变形既有长度方面的改变，也有角度方面的改变。6.1　材料力学的基本概念图6-3　应变的计算6.1.4　杆件变形的基本形式在

3、工程实际中，构件的形式很多，常见的形式是杆件。6.1　材料力学的基本概念(1)轴向拉伸和压缩变形　当杆件受到沿轴线方向的两个大小相等、方向相反的拉力或压力时，杆件就会沿轴向伸长或缩短。(2)剪切和挤压变形　杆件受到大小相等、方向相反、作用线不重合且相距较近的两个垂直于杆轴线方向的力的作用时，杆件的两个力中间部分产生各截面的相互错动，这种变形就是剪切变形，如图6-4b所示。(3)扭转变形　杆件受到大小相等、方向相反、作用面垂直于杆轴线的一对力偶作用时，杆件的任意两个截面相互发生绕轴线的相对转动。(4)弯曲变形　杆件受到与轴线相垂直的力作用或受到纵向平面内的

4、力偶的作用时，杆件的轴线由直线变成曲线，这种变形称为弯曲变形，如图6-4d所示。6.1　材料力学的基本概念图6-4　杆件变形的基本形式习　　题6.1　材料力学的基本概念1.材料力学研究的主要内容是，它的研究对象是。2.为了保证机械的正常工作，组成机械的各种构件应该具有、。A.只与材料的性质有关　　　　　　　B.只与构件的尺寸和形状有关C.与二者都有关D.与二者都无关A.正应力B.切应力C.应变D.力学性能A.内力B.变形C.力学性能D.外力A.构件不变形B.构件不破坏6.1　材料力学的基本概念C.构件仅发生弹性变形D.构件的变形远远小于其原始尺寸A.拉伸

5、变形B.剪切变形C.扭转变形D.弯曲变形A.拉伸变形B.剪切变形C.扭转变形D.弯曲变形A.拉伸变形B.剪切变形C.扭转变形D.弯曲变形A.拉伸和压缩变形B.剪切变形C.扭转变形D.弯曲变形6.2　基本变形——拉伸和压缩、剪切和挤压学习目标：1.了解拉伸、压缩、剪切和挤压的概念。2.熟悉拉伸、压缩、剪切和挤压变形的特点。3.理解拉伸、压缩、剪切和挤压变形其横截面上应力的分布规律。4.了解拉伸、压缩、剪切和挤压变形强度计算的基本方法。6.2.1　拉伸与压缩的概念工程实际中，发生轴向拉伸或压缩变形的杆件很多。图6-5　发动机连杆工作情况6.2　基本变形——拉

6、伸和压缩、剪切和挤压图6-6　拉伸和压缩变形的受力及变形特点a)拉伸变形　b)压缩变形6.2.2　拉伸与压缩的内力和应力1.内力如图6⁃7所示的杆件，沿杆的轴线方向作用两个大小相等、方向相反的力F，杆件处于平衡状态。6.2　基本变形——拉伸和压缩、剪切和挤压图6-7　拉伸变形时的内力6.2　基本变形——拉伸和压缩、剪切和挤压由于拉伸和压缩时的内力垂直于横截面，所以应力也垂直于横截面，根据应力的定义可知，横截面上的应力为正应力，用σ表示，即3.胡克定律17世纪中叶，英国科学家胡克通过实验，发现了力与变形的关系：当杆内的应力不超过某一限度时，应力与应变成正比

7、。6.2.3　拉伸(压缩)时材料的力学性能材料的力学性能是指材料受外力时，在强度和变形方面表现出的性能，是解决强度、刚度和稳定性问题所不可缺少的依据。1.塑性材料的力学性能材料的力学性能可通过实验测定。2.应力6.2　基本变形——拉伸和压缩、剪切和挤压图6-8　低碳钢的应力-应变图6.2　基本变形——拉伸和压缩、剪切和挤压灰铸铁是典型的脆性材料，拉伸时的其应力⁃应变关系曲线没有明显的直线部分。3.工作应力、极限应力、许用应力、安全系数与强度条件构件工作时，由载荷引起的应力称为工作应力。6.2.4　剪切变形1.剪切的概念杆件受到大小相等、方向相反、作用线不

8、重合且相距较近的两个垂直于杆轴线方向的力的作用时，杆件位于两个力中间部分各截面将