工学材料力学ppt课件.ppt

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1、材料力学第六章基本概念材料力学是一门研究构件承载能力的科学。为满足工程结构或机械的正常工作,构件应具有足够的承载能力。(1)强度(Strength)——构件在外载作用下，具有足够的抵抗断裂破坏的能力。例如储气罐不应爆破；机器中的齿轮轴不应断裂失效等。(2)刚度(Stiffness)——构件在外载作用下，具有足够的抵抗变形的能力。如机床主轴变形不应过大，否则影响加工精度。(3)稳定性(Stability)——某些构件在特定外载，如压力作用下，具有足够的保持其原有平衡状态的能力。例如千斤顶的螺杆等。材料力学的任务：1)研究构件的强度、刚度和稳定性；2)研究材料的力

2、学性能；3)为合理解决工程构件设计中安全与经济之间的矛盾提供力学方面的依据。材料力学的研究对象－－构件构件分类－－杆件、板壳、块体1构件的基本类型1构件的基本类型杆：空间一个方向的尺寸（长度）远大于其它两个方向的尺寸，这种构件称为杆或杆件。杆的横截面、杆的轴线、直杆、曲杆、等截面杆、变截面杆、等直杆1构件的基本类型板。空间一个方向的尺寸（厚度）远小于其它两个方向的尺寸，且各处曲率均为零，这种构件称为板。壳。空间一个方向的尺寸远小于其它两个方向的尺寸，且至少有一个方向的曲率不为零，这种构件称为壳。块。空间三个方向的尺寸相差不很大的构件称为块或块体2变形固体的基本假

3、设（1）均匀连续性假设：假定变形固体内部毫无空隙地充满物质，且各点处的力学性能都是相同的。（2）各向同性假设:认为物体内在各个不同方向上的力学性能相同。（3）弹性小变形假设。（4）各相同性假设。3杆件变形基本形式(五）4内力5拉力和压力6应力－应变曲线7剪切8安全系数9应力集中本章结束RETURNRETURN强度构件的抗破坏能力RETURN工程实际中的构件种类繁多，根据其几何形状，可以简化为四类：杆、板、壳、块RETURN弹性变形elasticdeformation在载荷作用下，构件会产生变形。实验证明，当载荷不超过某一限度时，卸载后变形就完全消失。这种卸载后能

4、够消失的变形称为弹性变形.塑性变形plasticdeformation若载荷超过某一限度时，卸载后仅能消失部分变形，另一部分不能消失的变形称为塑性变形.弹性小变形构件的承载能力分析主要研究微小的弹性变形问题，称为弹性小变形。一轴向拉伸与压缩由大小相等、方向相反、作用线与杆件轴线重合的一对力所引起，表现为杆件长度的伸长或缩短。二剪切由大小相等、方向相反、相互平行且非常靠近的一对力所引起，表现为受剪杆件的两部分沿外力作用方向发生相对错动（剪切变形）。如联接件中的螺栓和销钉受力后的变形。三扭转由大小相等、转向相反、作用面都垂直于杆轴的2个力偶所引起。表现为杆件的任意两

5、个横截面发生绕轴线的相对转动。如机器中的传动轴受力后的变形。四弯曲由垂直于杆件轴线的横向力，或由作用于包含杆轴的纵向平面内的一对大小相等、方向相反的力偶所引起的。表现为杆件轴线由直线变为受力平面内的曲线。如单梁吊车的横梁受力后的变形。五组合变形RETURN内力的概念外力——杆件以外物体对杆件的作用力。内力——外力引起的物体内部的作用力。（物体颗粒本来存在内部作用力，外力的作用导致了各个颗粒之间相对位置的改变，造成内部作用力的改变）也称为附加内力。内力的特点：1）完全由外力引起，并随着外力改变而改变；2）这个力若超过了材料所能承受的极限值，杆件就要断裂；3）内力反

6、映了材料对外力有抗力，并传递外力。内力的研究方法：截面法——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。空间任意力系：三个平面任意力系（主矢和主矩）截面法的特点（1）截——沿欲求内力的截面上假想地用一截面把杆件分为两段；（2）弃——抛弃一段(左段或右段)，保留另一段为研究对象；（3）代——将抛弃段对保留段截面的作用力，用内力FN代替；（4）平——列平衡方程式求出该截面内力的大小RETURN拉(压)杆内力——轴力F'N与FN是一对作用力与反作用力。因此，无论研究截面左段求出的内力FN，还是研究截面右段求出的内力F'N，都是m－m截面的内力。轴力FN的符号

7、RETURN应力在相同的F力作用下，杆2首先破坏，二杆各横截面上的内力是相同。内力在二杆横截面上的聚集程度不一样，这说明杆件的破坏是由内力在截面上的聚集程度决定的。应力的定义：内力在截面上的密集程度称为应力，其中垂直于杆横截面的应力称为正应力，平行于横截面的应力称为切应力。s——正应力t——切应力应力的单位：力的单位/面积的单位常用横截面存在正应力例题：斜杆AB为直径d=20mm的钢杆，载荷Q=15kN。求此时斜杆AB横截面上的正应力。线应变纵向变形与横向变形绝对变形（仅表示变形的大小，不能表示变形的程度）轴向绝对变形——拉(压)杆的纵向伸长(或缩短)量，用△L

8、表示；△L=L1-L拉伸