哈工大断裂力学讲义(第二章)PPT优秀课件
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2-1 内力(internal force)1)内力的概念受力构件内相邻两部分间的相互作用力,称为内力。
•内力完全由外力引起,并随着外力改变而改变;•这个力若超过了材料所能承受的极限值,杆件就要在m-m 面处断裂;•内力反映了材料对外力有抗力,并传递外力。
1)内力的概念受力构件内相邻两部分间的相互作用力,称为内力。
2)内力的求法截面法截面法:截、去、代、平=∑x F FFFFF='=='-NN2-1 内力(internal force)1)内力的概念受力构件内相邻两部分间的相互作用力,称为内力。
2)内力的求法截面法截面法:截、去、代、平内力是连续地分布在截面各个点上的力系,一般情况下可向截面形心简化,合成一主矢和一主矩,它们在坐标上的分量分别为:0=∑x F F F F F F ='=='-N N 02-1 内力(internal force )轴力—N F 剪力—y F s 剪力—z F s 扭矩—T 弯矩—y M 弯矩—z M 2-1 内力(internal force )1)内力的概念2)内力的求法截面法3)内力正负号的规定正面—外法线沿着坐标正方向的截面;反之为负面正面上与坐标正方向相同的内力为正;反之为负。
负面上与坐标正方向相反的内力为正;反之为负。
2-1 内力(internal force)2-1 内力(internal force)1)内力的概念2)内力的求法截面法3)内力的符号规定例1 直径为d,长为l 圆截面直杆,铅垂放置,上端固定,若材料单位体积质量为r,试求在重力作用下杆m-m截面的内力。
解:整个杆件最大的轴力发生在固定端截面上,其值g d q r 4π 2=为杆单位长度的重力大小0=∑x F 0N =-qx F gx d qx F r 4π2N ==gl d F r 4π2N max =解:例2 直杆铅垂放置,上端固定,受力如下图所示。
若不计杆的重力,试求杆的m-m 截面的内力。
第一章 绪论§1.1 断裂力学的概念任何一门科学都是应一定的需要而产生的,断裂力学也是如此。
一提到断裂,人们自然而然地就会联想到各种工程断裂事故。
在断裂力学产生之前,人们根据强度条件来设计构件,其基本思想就是保证构件的工作应力不超过材料的许用应力,即σ≤[σ]~安全设计安全设计对确保构件安全工作也确实起到了重大的作用,至今也仍然是必不可少的。
但是人们在长期的生产实践中,逐步认识到,在某些情况下,根据强度条件设计出的构件并不安全,断裂事故仍然不断发生,特别是高强度材料构件,焊接结构,处在低温或腐蚀环境中的结构等,断裂事故就更加频繁。
例如,1943~1947年二次世界大战期间,美国的5000余艘焊接船竟然连续发生了一千多起断裂事故,其中238艘完全毁坏。
1949年美国东俄亥俄州煤气公司的圆柱形液态天然气罐爆炸使周围很大一片街市变成了废墟。
五十年代初,美国北极星导弹固体燃料发动机壳体在试验时发生爆炸。
这些接连不断的工程断裂事故终于引起了人们的高度警觉。
特别值得注意的是,有些断裂事故竟然发生在σ<<[σ]的条件下,用传统的安全设计观点是无法解释的。
于是人们认识到了传统的设计思想是有缺欠的,并且开始寻求更合理的设计途径。
人们从大量的断裂事故分析中发现,断裂都是起源于构件中有缺陷的地方。
传统的设计思想把材料视为无缺陷的均匀连续体,而实际构件中总是存在着各种不同形式的缺陷。
因此实际材料的强度大大低于理论模型的强度。
断裂力学恰恰是为了弥补传统设计思想这一严重的缺陷而产生的。
因此,给断裂力学下的定义就是断裂力学是研究有裂纹(缺陷)构件断裂强度的一门学科。
或者说是研究含裂纹构件裂纹的平衡、扩展和失稳规律,以保证构件安全工作的一门科学。
断裂力学在航空、机械、化工、造船、交通和军工等领域里都有广泛的应用前景。
它能解决抗断设计、合理选材、制定适当的热处理制度和加工工艺、预测构件的疲劳寿命、制定合理的质量验收标准和检修制度以及防止断裂事故等多方面的问题,因此是一门具有高度实用价值的学科。