第四章 材料力学的基本概念 ppt课件.ppt

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1、第二篇材料力学1入门材料力学数学物理学理论力学其他建筑材料建筑结构结构力学弹性力学机械零件机械原理其他材料力学与各门课程2材料力学研究力产生的内效应，研究力与物体的变形及破坏规律，研究对象抽象为——可变形固体理论力学研究力产生的外效应，研究力与机械运动之间的普遍规律，研究对象抽象为——刚体力产生的效应3如：力的可传递性原理、力偶的任意移动、力的分解和合成原理等。注意：刚体模型适用的概念、原理、方法，在研究变形体的内部效应（变形）时不适用。4#材料力学的任务#材料力学研究的对象#杆件变形的基本形式#外力和内力第四章材料力学概述5主要研究杆件横向尺寸远

2、小于纵向尺寸的构件横截面轴线截面形心§4.1材料力学的研究内容6内容强度：构件具有抵抗破坏的能力刚度：构件具有抵抗变形的能力稳定性：构件保持原有平衡状态的能力安全经济一对矛盾7TW匀速提升：柔索张力T=W（3）工程现场中，只有一根材料确定、横截面直径确定的柔索，那么此结构的最大起重量是多少？问题：（1）物体重量W一定时，柔索选用何种材料？（2）物体重量W一定、材料确定时，柔索选用多大的截面面积？（材料好的，价格贵，材料差的不结实）（粗的好、结实，但价钱贵）8（2）构件在正常工作时变形不能过大，变形在允许范围内，即构件具有足够的抵抗变形的能力设计的依

3、据（1）保证构件在正常的工作时不能发生破坏，具有足够的抵抗破坏的能力如：双杠的横梁不应折断；桥梁不应坍塌；储气罐不应爆炸；椅子没有断裂；——构件具有足够的强度（不发生破坏）如：在运动员重量作用下双杠横梁的变形；载重卡车作用下桥梁的变形；楼板的变形；床的变形等均在允许范围内。——具有足够的刚度（变形在允许的范围内）。破坏——显著的塑性变形和断裂。9（3）受压力作用的细长杆，（千斤顶的螺杆、内燃机的挺杆、液压活塞杆、自行车打气筒的活塞杆等）应始终维持原有直线平衡形态；如：举重运动员在物体重量作用下身体必须保持挺直；公路铁路的桥墩；自行车打气筒的活塞杆、

4、用针扎孔时的针等在轴向压力的作用下一直保持原有的直线形态平衡。即保证构件在正常工作时不被压弯，构件应具有足够的保持原有直线形态平衡的能力。——足够的稳定性（保持原有平衡状态的能力）。10稳定性主要是针对细长的受压杆而言的11保证构件具有足够的强度、刚度和稳定性的前提下合理的选择构件的材料、截面尺寸和形状，确定系统许可载荷。材料力学的任务应有足够的稳定性；储气罐主要是保证其强度，不应发生破坏；车床轴要有足够的刚度，变形不应过大，以满足加工精度；受压的细长杆（如：液压油缸的活塞杆等）12强度问题13刚度问题钻床机械臂、机械手14§4.2杆件的受力与变形

5、形式1.构件分类杆板壳块15杆件的长度比高和宽要大得多，如梁、柱、轴等。横截面中厚度比长和宽小得多，称为薄壁杆件。平板和壳体的厚度均远小于另两个方向的尺度块体在三个方向的尺寸属于同一数量级。注：平板、壳体和块体均属弹性力学研究范畴，此处不作进一步介绍。162.简图（1）杆的几何特性：（2）载荷（外力）包括：主动力，约束力轴线——杆件截面形心的连线横截面——与轴线正交的截面17（3）载荷分类静载——外力从零缓慢增加至终值后保持不变动载——外力随t变化或构件运动（4）载荷作用方式分布载荷——线分布集度q(x),[力]/[长度]面分布集度q(x,y)，[

6、力]/[长度]2集中载荷——集中力，集中力偶（5）约束条件——各种支座、铰链183.杆件变形的基本形式#轴向拉伸与压缩#剪切与挤压#扭转#弯曲19（1）轴向拉伸和压缩在杆的两端作用一对等值、反向、作用线与杆轴线重合的外力，则杆产生伸长变形或缩短变形，这种变形形式称为拉伸或压缩。吊索、桁架杆件和千斤顶螺杆等受力时发生这种变形。20（2）剪切键、销钉、铆钉和螺栓等连接件受力时主要发生剪切变形。2122（3）扭转在垂直于杆轴的两端平面内，作用一对等值、反向的力偶，则杆的横截面发生绕杆轴的相对转动，这种变形形式称为扭转。汽车方向盘的转向轴、钻杆、机器传动轴

7、等受力时主要发生扭转变形。23（4）弯曲在包含杆轴的纵向平面内，在杆轴两端作用一对等值反向的力偶，则杆的横截面发生绕垂直于杆轴的中性轴转动，变形后的杆轴线在纵向平面内成为曲线，这种变形形式称为弯曲。梁式桥的横梁和纵梁、屋顶梁、桥式起重机的大梁、火车轮轴等受力时主要发生弯曲变形。24杆件的变形由上述几种基本变形组合而成时，称为组合变形。变形体静力学主要研究杆件的拉（压）、扭转、弯曲和组合变形25一、变形固体：二、变形固体的基本假设：1、连续性假设：2、均匀性假设：3、各向同性假设：在外力作用下可发生变形的固体。认为变形固体整个体积内都被物质连续地充满

8、，没有空隙和裂缝。认为变形固体整个体积内各点处的力学性质相同。认为变形固体沿各个方向的力学性质相同（不适合所有的材料）。假