机械基础材料力学基础课件.ppt

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1、第一篇工程力学基础第二章材料力学基础第一节概述机械基础—第二章第一节概述研究对象：材料力学研究的对象是“变形固体”，简称为构件。杆---长度远大于其他两个方向尺寸的构件。杆的几何形状可用其轴线（截面形心的连线）和垂直于轴线的几何图形（横截面）表示。轴线是直线的杆，称为直杆；轴线是曲线的杆，称为曲杆。各横截面相同的直杆，称为等直杆。材料力学的主要研究对象就是等直杆。变形构件在载荷作用下，其形状和尺寸发生变化的现象；变形固体的变形通常可分为两种：弹性变形---载荷解除后变形随之消失的变形塑性变形---载荷解除后变形不能消失的变

2、形材料力学研究的主要是弹性变形，并且只限于弹性小变形，即变形量远远小于其自身尺寸的变形机械基础—第二章第一节概述变形固体的基本假设连续性假设假设在固体所占有的空间内毫无空隙的充满了物质均匀性假设假设材料的力学性能在各处都是相同的。各向同性假设假设变形固体各个方向的力学性能都相同机械基础—第二章第一节概述材料的力学性能强度：构件抵抗破坏的能力。刚度：构件抵抗变形的能力。指变形固体在力的作用下所表现的力学性能。构件的承载能力：稳定性：构件保持原有平衡状态的能力。机械基础—第二章第一节概述内力构件在外力作用时，形状和尺寸将发生变

3、化，其内部质点之间的相互作用力也将随之改变，这个因外力作用而引起构件内部相互作用的力，称为附加内力，简称内力。内力由外力引起，外力越大，内力也随之增大。机械基础—第二章第一节概述截面法通过截面，使构件内力显示出来以便计算其数值的方法。截面法求内力步骤1、一截为二：将杆件在欲求内力的截面处假想的切开；2、弃一留一：取其任一部分并在截面上画出相应内力；3、列式计算：由平衡条件确定内力大小。例：左图左半部分：∑Fx=0FP=FN右半部分：∑Fx=0FP,=FN,机械基础—第二章第一节概述杆件基本变形—拉伸与压缩载荷特点：受轴向力

4、作用变形特点：各横截面沿轴向做平动内力特点：内力方向沿轴向，简称轴力FN轴力正负规定：轴力与截面法向相同为正FN=P机械基础—第二章第一节概述杆件基本变形—剪切载荷特点：作用力与截面平行（垂直于轴线）变形特点：各横截面发生相互错动内力特点：内力沿截面方向（与轴向垂直），简称剪力FQ剪力正负规定：左下（右上）为正左下：指左截面（左半边物体）剪力向下机械基础—第二章第一节概述杆件基本变形—扭转载荷特点：受绕轴线方向力偶作用（力偶作用面平行于横截面）变形特点：横截面绕轴线转动内力特点：作用面与横截面重合的一个力偶，称为扭矩T正扭

5、矩的规定：其转向与截面外法向构成右手系T=M机械基础—第二章第一节概述杆件基本变形—弯曲弯矩的正负规定：使得梁的变形为上凹下凸的弯矩为正。载荷特点：在梁的两端作用有一对力偶，力偶作用面在梁的对称纵截面内。变形特点：梁的横截面绕某轴转动一个角度。内力特点：作用面垂直横截面的一个力偶，简称弯矩M。中性轴（面）机械基础—第二章第一节概述第二节构件轴向拉伸时的强度计算机械基础—第二章第二节构件轴向拉伸时的强度计算一、轴向拉伸与压缩的概念机械基础—第二章第二节构件轴向拉伸时的强度计算以轴向伸长或缩短为主要特征的变形形式，称为轴向拉伸

6、或压缩定义应用二、轴向拉伸与压缩时横截面上的内力和应力机械基础—第二章第二节构件轴向拉伸时的强度计算轴力左半部分：∑Fx=0FP=FN右半部分：∑Fx=0FP,=FN,轴力正负规定：杆受拉，轴力为正；杆受压，轴力为负。例2-1：求图示杆1-1、2-2、3-3截面上的轴力解：机械基础—第二章第二节构件轴向拉伸时的强度计算横截面上的应力机械基础—第二章第二节构件轴向拉伸时的强度计算二、轴向拉伸与压缩时横截面上的内力和应力单位面积上的内力称为应力。垂直于横截面的应力称正应力。单位：平面假设：变形前为平面的横截面变形后仍为平面。式

7、中：FN—轴力A—横截面积σ—横截面上的应力正负规定：拉应力为正，压应力为负。三、材料在拉伸与压缩时的力学性能机械基础—第二章第二节构件轴向拉伸时的强度计算常温静载实验：在室温下，以缓慢平稳方式加载进行的实验。试件：GB/T228-1987规定。圆截面试件：标距，通常取或实验设备机械基础—第二章第二节构件轴向拉伸时的强度计算液压式万能试验机底座活动试台活塞油管(一)、低碳钢在拉伸时的力学性能机械基础—第二章第二节构件轴向拉伸时的强度计算弹性阶段（Ob段）直线段Oa：满足于虎克定律（应力σ与应变ε呈线性关系）。E—弹性模量E

8、A—抗拉（压）刚度(一)、低碳钢在拉伸时的力学性能机械基础—第二章第二节构件轴向拉伸时的强度计算屈服阶段（bc段）应力变化不大，但变形却迅速增长，出现屈服。塑性变形是衡量材料强度的重要指标最低应力值：(一)、低碳钢在拉伸时的力学性能机械基础—第二章第二节构件轴向拉伸时的强度计算强化阶段（ce段）此阶段材