机械设计基础 教学课件 作者 刘美玲 雷振德 主编 李 明 程昌宏第2章-材料力学.ppt

《机械设计基础 教学课件 作者 刘美玲 雷振德 主编 李 明 程昌宏第2章-材料力学.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第2章材料力学章节要点1、轴向拉伸与压缩特点及应用；2、剪切与挤压、扭转的问题及方法；3、梁的变形与刚度计算方法；2.1概述、材料力学的任务机械或结构物的每一组成部分称为构件。为保证机械或结构物能在载荷作用下正常工作，要求每一构件必须具有足够的承载能力。构件的承载能力一般从以下三方面来衡量：*足够的强度；*足够的刚度；*足够的稳定性。由各种固体材料制成的构件在载荷作用下将产生变形，故称变形固体或变形体。为了便于理论分析和实际计算，对变形固体做以下基本假设。连续性假设均匀性假设各向同性假设小变形假设完全弹性假设二、材料力学的基本假

2、设（１）连续性假设认为构件在其所占用的整个体积内毫无空隙地充满了物质。就物质的结构而言，其内部粒子之间的空隙大小与构件的尺寸相比是微不足道的，可以忽略不计。反映在数学上，可用连续函数描述相关的物理量。（２）均匀性假设整个构件由同一材料制成，其任意部分都具有相同的力学性能。（３）各向同性假设材料在各个方向的力学性能均相等。材料沿不同方向呈现不同的力学性能则称为各向异性。材料力学中一般限于讨论各向同性材料。（４）小变形假设构件受力后的变形与构件原始尺寸相比是极其微小的。在研究构件的平衡和运动，以及其内部的受力和变形等问题时，均可按构

3、件的原始尺寸进行计算。可略去变形的二次幂，而使出现的方程成为线性方程，便于求解。（５）完全弹性假设当载荷不超过一定限度时，材料在载荷作用下的变形，在撤去载荷后可全部消失，这种变形称为弹性变形。当载荷超过一定限度时，撤去载荷后，虽然弹性变形完全消失，但仍留下一部分不能消失的变形，这种变形称为塑性变形。材料力学只研究完全弹性的构件。三、杆件变形的基本形式构件的形式按其几何形状可分成多种，但最常见的形式是杆件，长度尺寸远大于横向尺寸的构件。杆件的几何特点由轴线和横截面描述。横截面与杆的长度方向相垂直；横截面形心的连线称为轴线。根据轴线

4、的特征，杆件可分为直杆和曲杆；根据横截面的特征，杆件可分为等截面杆和变截面杆。材料力学主要研究等截面直杆，简称等直杆。杆件变形的基本形式有以下四种：组合变形四、内力、截面法、应力内力在外力的作用下，会引起物体内部各质点之间的相对位置以及相互作用力发生改变，表现出来就是构件发生了变形。构件内部质点之间相互作用力（固有内力）的改变量即由外力作用而引起的“附加内力”，简称内力。截面法——求内力用截面假想地把构件分成两部分，以显示并确定内力的方法。用截面法求内力可归纳为四个字：1）截：欲求某一截面的内力，沿该截面将构件假想地截成两部分;

5、2）取：取其中任意部分为研究对象，而弃去另一部分;3）代：用作用于截面上的内力，代替弃去部分对留下部分的作用力;4）平：建立留下部分的平衡条件，确定未知的内力.应力为了引入应力的概念，参照图1-5，首先围绕K点取微小面积，有分布内力的合力，应力定义为应力是一个矢量平均应力——某个范围内，单位面积上的内力的平均集度K点的应力——当面积趋于零时，平均应力的大小和方向都将趋于一定极限，得到应力即单位面积上的内力——某截面处内力的密集程度应力的国际单位为N/m21N/m2=1Pa（帕斯卡）1MN/m2=1MPa=106N/m2=106P

6、a1GPa=1GN/m2=109Pa垂直于截面的应力称为“正应力”(NormalStress)pM位于截面内的应力称为“切应力”(ShearingStress)对于构件任一点的变形，只有线变形和角变形两种基本变形，分别由线应变和角应变来度量。1．线应变应变线应变——即单位长度上的变形量，无量纲，其物理意义是构件上一点沿某一方向变形量的大小2．角应变切应变——即一点单元体两棱角直角的改变量，无量纲2.2轴向拉伸与压缩、轴向拉伸与压缩的概念工程中有很多杆件是承受轴向拉伸或压缩的。例如，简易吊车中的AB杆（见图2.7）、紧固螺栓（

7、见图2.8）等是受拉伸的杆件油缸活塞杆（见图2.9）等则是受压缩的杆件。受力特点为：作用于杆件的外力合力的作用线与杆件的轴线相重合。其变形为沿杆轴线方向的伸长或缩短，杆件的这种变形称为揍向拉伸或压缩，轴向拉伸或压缩杆件的力学简图如前面图2.1所示。轴向拉伸——轴力作用下，杆件伸长（简称拉伸）轴向压缩——轴力作用下，杆件缩短（简称压缩）二、拉压杆的内力计算、轴力图拉、压的特点：1.两端受力——沿轴线，大小相等，方向相反2.变形——沿轴线得1．轴力截面法（截、取、代、平）轴力N（Normal）轴力的符号由变形决定——拉伸时，为正压缩

8、时，为负注意：1）外力不能沿作用线移动——力的可传性不成立变形体，不是刚体2）截面不能切在外力作用点处——要离开作用点轴力图纵轴表示轴力大小的图（横轴为截面位置）例2-1求轴力，并作轴力图拉（压）杆应力杆件1——轴力=1N,截面积=0.1cm2杆件2——轴力=1