《工学材料力学》ppt课件

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1、1、外力——平衡条件2、变形——几何协调条件3、弹性体变形特征——物理条件（本构关系）材料力学的分析过程简单回顾静定问题二个物体，6个平衡方程三处铰链，6个约束力问题是静定的。拉压静定问题的求解方法为：简单回顾材料在拉压时的力学性能材料的力学性能——在载荷作用下材料所表现出的变形与破坏等方面的特性试验条件：常温(室温)、低温、高温静载、动载低碳钢和灰铸铁是力学性能比较典型的常用工程材料简单回顾拉伸试样圆形截面简单回顾矩形截面短圆柱形压缩试样弹性阶段线弹性阶段(Oa)变形过程的四个阶段：简单回顾非线弹性阶段(ab)屈服阶段强化阶段颈缩阶段比例极限sp弹性极限se屈服极限ss(

2、屈服的低限)强度极限sb(拉伸强度）在强化阶段卸载时卸载定律简单回顾冷作硬化卸载后再次加载，材料的比例极限提高，而塑性降低。两个塑性指标伸长率<5%的材料为脆性材料低碳钢：=20~30%=60~70%5%的材料为塑性材料简单回顾断面收缩率b—拉伸强度极限（约为140MPa）。它是衡量脆性材料（铸铁）拉伸的唯一强度指标。②应力应变不成比例，无屈服、颈缩现象，变形很小且b很低。铸铁拉伸时的力学性能简单回顾p0.2名义屈服应力有些材料没有明显的屈服阶段（流动阶段），其屈服应力如何定义？塑性应变等于0.2％时的应力值.名义屈服应力简单回顾低碳钢在压缩时的应力—应变曲

3、线拉伸与压缩在屈服阶段以前完全相同。s(MPa)200400e0.10.2O低碳钢压缩应力应变曲线低碳钢拉伸应力应变曲线压缩时的应力应变曲线为何往上翘？拉伸是往下弯？思考？如果应力定义为而不是情况如何？seOsbL灰铸铁的拉伸曲线sby灰铸铁的压缩曲线by>bL，铸铁抗压性能远远大于抗拉性能，断裂面为与轴向大致成45o～55o。铸铁压缩灰铸铁（混凝土）用于抗压构件中，如机床底座等思考题哪种强度最好？哪种刚度最好？哪种塑性最好？请说明理论依据？三种材料的应力应变曲线如图，用这三种材料制成同尺寸拉杆，请回答如下问题：123se强度指标(失效应力)脆性材料韧性金属材料塑性材料

4、脆性材料强度极限屈服极限FFF拉伸与压缩/应力集中应力集中应力集中——几何形状急剧变化处应力局部增大的现象拉伸与压缩/应力集中为局部最大应力，为削弱处的按均匀分布假设算出的平均应力。应力集中因数削弱处面积应力集中因数K（1）越小，越大；越大，则越小。（2）在构件上开孔、开槽时采用圆形、椭圆或带圆角的，避免或禁开方形及带尖角的孔槽，在截面改变处尽量采用光滑连接等。注意：（3）可以利用应力集中达到构件较易断裂的目的。（4）不同材料与受力情况对于应力集中的敏感程度不同。静载荷作用下：塑性材料所制成的构件对应力集中的敏感程度较小；脆性材料所制成的构件必须要考虑应力集中的影响。FF塑

5、性变形增加，塑性区逐渐扩大，应力分布趋于均匀F即当达到时，该处首先产生破坏。动载荷作用下：无论是塑性材料制成的构件还是脆性材料所制成的构件都对应力集中敏感。F构件的强度校核作用在构件上的外力难于精确计算，并常有一些突发性的载荷；经简化而成的计算（力学）模型与实际结构总有偏差（当然越小越好），因此，计算所得应力（即工作应力）通常带有一定程度的近似性；实际材料的组成与品质等难免存在差异，不能保证构件所用材料与标准试样具有完全相同的力学性能。其他因素（如结构设备的重要性等）构件的强度校核安全因数（也称安全系数）、容许应力、极限应力n1、容许应力：2、极限应力：3、安全因数：通常是

6、一个大于1的数安全因数依赖于多种因素：模型，计算方法、手段，工况等。保证安全是前提。工程实际使用：（1）直接查阅工程设计规范、手册或者其它权威性资料，得到[]或者n和；（2）自行实验测量和确定n。安全因数依赖于多种因素：模型，计算方法、手段，工况等。保证安全是前提。n越大越好？强度设计准则（StrengthDesign）：其中：[]--许用应力，max--危险点的最大工作应力。②设计截面尺寸：依强度准则可进行三种强度计算：保证构件不发生强度破坏并有一定安全裕量的条件准则。①校核强度：③许可载荷：[例]已知一圆杆受拉力P=25KN，直径d=14mm，许用应力[]=170

7、MPa，试校核此杆是否满足强度要求。解：①轴力：N=P=25kN②应力：③强度校核：④结论：此杆满足强度要求，能够正常工作。[例]已知三铰屋架如图，承受竖向均布载荷，载荷的分布集度为：q=4.2kN/m，屋架中的钢拉杆直径d=16mm，许用应力[]=170MPa。试校核刚拉杆的强度。钢拉杆4.2mq8.5m整体平衡求支反力钢拉杆8.5mq4.2mRARBHA应力：强度校核与结论：此杆满足强度要求，是安全的。局部平衡求轴力：qRAHARCHCN[例]简易起重机构如图，AC为刚性梁，吊车与吊起重物总重为P，为使BD杆