材料力学基础知识.ppt

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1、材料力学基础知识1、材料力学与生产实践的关系材料力学的建立通常所指金属材料的性能包括以下两个方面：1．使用性能是为了保证机械零件、设备、结构件等能正常工作，材料所应具备的使用性能主要有力学性能（强度、硬度、刚度、塑性、韧性等）、物理性能（密度、熔点、导热性、热膨胀性等），化学性能（耐蚀性、热稳定性等）。使用性能决定了材料的应用范围，使用安全可靠性和使用寿命。材料力学的建立主要解决材料的力学性能，研究对象有（1）强度（2）刚度（3）稳定性研究的参数包括材料力学的建立强度。（屈服强度，抗拉强度，抗弯强度，抗剪强度）

2、，如钢材Q235，屈服强度为235MPa塑性。一般用伸长率或断面收缩率表示。如Q235伸长率为δ5=21-26硬度。包括划痕硬度，压入硬度回跳硬度，如布氏硬度、维氏硬度、、洛氏硬度里氏硬度等等。冲击韧性。冲击功ak3.1材料力学的研究对象1、构件2、构件分类块体板壳轴线中面杆件形心横截面3.1材料力学的研究对象轴线：中轴线、中心线。横截面：垂直于梁的轴向的截面形状。形心:截面图形的几何中心。对构件在荷载作用下正常工作的要求Ⅰ.具有足够的强度——荷载作用下不断裂，荷载去除后不产生过大的永久变形(塑性变形)构件在外

3、载作用下，抵抗破坏的能力。例如储气罐不应爆破。（破坏——断裂或变形过量不能恢复）FFaFF钢筋b3.1材料力学的研究对象荷载未作用时塑形变形示例荷载作用下F荷载去除后3.1材料力学的研究对象Ⅱ.具有足够的刚度——荷载作用下的弹性变形不超过工程允许范围。构件在外载作用下，抵抗可恢复变形的能力。例如机床主轴不应变形过大，否则影响加工精度。导轨、丝杠等。荷载未作用时荷载去除后荷载作用下F3.1材料力学的研究对象弹性变形Ⅲ.满足稳定性要求——对于理想中心压杆是指荷载作用下杆件能保持原有形态的平衡。构件在某种外载作用下，

4、保持其原有平衡状态的能力。例如柱子不能弯等。偏心受压直杆3.1材料力学的研究对象3.2材料力学的基本假设1．连续性假设：认为整个物体体积内毫无空隙地充满物质（数学）2．均匀性假设：认为物体内的任何部分，其力学性能相同（力学）3．各向同性假设：认为在物体内各个不同方向的力学性能相同（物理）4.小变形假设：指构件在外力作用下发生的变形量远小于构件的尺寸3.3外力与内力外力：按外力作用的方式体积力:是连续分布于物体内部各点的力如物体的自重和惯性力面积力:如油缸内壁的压力，水坝受到的水压力等均为分布力若外力作用面积范围

5、远小于构件表面的尺寸，可作为作用于一点的集中力。如火车轮对钢轨的压力等按时间分布力：集中力：静载：动载：缓慢加载（a≈0）快速加载（a≠0），或冲击加载内力与截面法内力：物体内部的相互作用力。由于载荷作用引起的内力称为附加内力。简称内力。内力特点：引起变形，传递外力，与外力平衡。截面法：将杆件假想地切成两部分，以显示内力，称为截面法。3.3外力与内力应用力系简化理论，将上述分布内力向横截面的形心简化，得轴力：Fx沿杆件轴线方向内力分量，产生轴向（伸长，缩短）剪力：Fy、Fz使杆件产生剪切变形扭矩：Mx力偶，使杆

6、件产生绕轴线转动的扭转变形弯矩：My,Mz力偶，使杆件产生弯曲变形3.3外力与内力3.3外力与内力上述内力及内力偶矩分量与作用在切开杆段上的外力保持平衡，因此，由平衡方程ΣFx=0，ΣFy=0，ΣFz=0ΣMx=0，ΣMy=0，ΣMz=03.4正应力与剪（切）应力pM垂直于截面的应力称为“正应力”(б，sigma西格玛)；位于截面内的应力称为“剪应力”(τ，tau套)。应力单位：1Pa=1N/m21MPa=1×106N/m21GPa=1×109N/m23.5正应变与切应变一、形变：形状的改变。物体的形状总可

7、用它各部分的长度和角度来表示。因此物体的形变总可以归结为长度的改变和角度的改变。二、应变：应变又可分为正应变（线应变）和切应变两种。每单位长度的伸缩称为正应变（线应变），用ε（epsilon，伊普西龙）表示；各线段之间的直角的改变称为切应变（角应变），用γ（gamma，伽马）表示。3.5正应变与切应变线应变ε线应变——即单位长度上的变形量，无量纲，其物物理意义是构件上一点沿某一方向变形量的大小3.5正应变与切应变切应变γ切应变：即一点单元体两棱角直角的改变量，无量纲弹性变形：卸载时能够消失或恢复的变形;塑性变形

8、：卸载时不能消失或恢复的变形。γ3.6杆件的四种基本变形形式1.轴向拉伸或压缩变形受力特点：杆受一对大小相等，方向相反的纵向力，力的作用线与杆轴线重。变形特点：相邻截面相互离开(或靠近)2.剪切变形受力特点：杆受一对大小相等，方向相反的横向力作用，力的作用线靠得很近。变形特点：相邻截面相对错动.3.6杆件的四种基本变形形式3.6杆件的四种基本变形形式3.扭转变形受力特点：杆受一对大小