第1章材料力学
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第一章绪论第一节材料力学的任务与研究对象一、材料力学的任务1.研究构件的强度、刚度和稳定度载荷:物体所受的主动外力约束力:物体所受的被动外力强度:指构件抵抗破坏的能力刚度:指构件抵抗变形的能力稳定性:指构件保持其原有平衡状态的能力2.研究材料的力学性能二、材料力学的研究对象根据几何形状以及各个方向上尺寸的差异,弹性体大致可以分为杆、板、壳、体四大类。
1.杆:一个方向的尺寸远大于其他两个方向的尺寸的弹性体。
轴线:杆的各截面形心的连线称为杆的轴线;轴线为直线的杆称为直杆;轴线为曲线的杆称为曲杆。
按各截面面积相等与否,杆又分为等截面杆和变截面杆。
2.板:一个方向的尺寸远小于其他两个方向的尺寸,且各处曲率均为零,这种弹性体称为板3.壳:一个方向的尺寸远小于其他两个方向的尺寸,且至少有一个方向的曲率不为零,这种弹性体称为板4.体:三个方向上具有相同量级的尺寸,这种弹性体称为体。
第二节变形固体的基本假设一、变形固体的变形1.变形固体:材料力学研究的构件在外力作用下会产生变形,制造构件的材料称为变形固体。
(所谓变形,是指在外力作用下构建几何形状和尺寸的改变。
)2.变形弹性变形:作用在变形固体上的外力去掉后可以消失的变形。
塑性变形:作用在变形固体上的外力去掉后不可以消失的变形。
又称残余变形。
二、基本假设材料力学在研究变形固体时,为了建立简化模型,忽略了对研究主体影响不大的次要原因,保留了主体的基本性质,对变形固体做出几个假设:连续均匀性假设认为物体在其整个体积内毫无间隙地充满物质,各点处的力学性质是完全相同的。
各向同性假设任何物体沿各个方向的力学性质是相同的小变形假设认为研究的构件几何形状和尺寸的该变量与原始尺寸相比是非常小的。
第三节 构件的外力与杆件变形的基本形式一、构件的外力及其分类1.按照外力在构件表面的分布情况:度,可将其简化为一点分布范围远小于杆的长集中力:一范围的力连续分布在构件表面某分布力: 二、杆件变形的基本形式杆件在各种不同的外力作用方式下将发生各种各样的变形,但基本变形有四种:轴向拉伸或压缩、剪切、扭转和弯曲。
材料力学各章重点内容总结第一章 绪论一、材料力学中工程构件应满足的3方面要求是:强度要求、刚度要求和稳定性要求。
二、强度要求是指构件应有足够的抵抗破坏的能力;刚度要求是指构件应有足够的抵抗变形的能力;稳定性要求是指构件应有足够的保持原有平衡形态的能力。
三、材料力学中对可变形固体进行的3个的基本假设是:连续性假设、均匀性假设和各向同性假设。
第二章 轴向拉压一、轴力图:注意要标明轴力的大小、单位和正负号。
二、轴力正负号的规定:拉伸时的轴力为正,压缩时的轴力为负。
注意此规定只适用于轴力,轴力是内力,不适用于外力。
三、轴向拉压时横截面上正应力的计算公式:N F Aσ= 注意正应力有正负号,拉伸时的正应力为正,压缩时的正应力为负。
四、斜截面上的正应力及切应力的计算公式:2cos ασσα=,sin 22αστα=注意角度α是指斜截面与横截面的夹角。
五、轴向拉压时横截面上正应力的强度条件[],maxmax N F A σσ=≤六、利用正应力强度条件可解决的三种问题:1.强度校核[],maxmax N F A σσ=≤一定要有结论 2.设计截面[],maxN F A σ≥ 3.确定许可荷载[],max N F A σ≤七、线应变l l ε∆=没有量纲、泊松比'εμε=没有量纲且只与材料有关、 胡克定律的两种表达形式:E σε=,N F l l EA∆= 注意当杆件伸长时l ∆为正,缩短时l ∆为负。
八、低碳钢的轴向拉伸实验:会画过程的应力-应变曲线,知道四个阶段及相应的四个极限应力:弹性阶段(比例极限p σ,弹性极限e σ)、屈服阶段(屈服极限s σ)、强化阶段(强度极限b σ)和局部变形阶段。
会画低碳钢轴向压缩、铸铁轴向拉伸和压缩时的应力-应变曲线。
九、衡量材料塑性的两个指标:伸长率1100l l lδ-︒=⨯︒及断面收缩率1100A A Aϕ-︒=⨯︒,工程上把5δ︒≥︒的材料称为塑性材料。
十、卸载定律及冷作硬化:课本第23页。
第一章绪论在理论力学中,主要研究了物体在载荷作用下的平衡和运动规律。
但对物体是否能承受载荷,或者说在载荷作用下物体是否会失效这个问题并没有回答,而这是物体平衡和运动的前提。
这个问题正是材料力学所要研究和试图解决的。
在本章则主要讨论材料力学的研究对象和任务,初步建立起变形固体的…些基本概念,为后面的学习打下基础。
第一节变形固体及其理想化由于理论力学主要研究的是物体的平衡和运动规律,因此将研究对象抽象为刚体。
而实际上,任何物体受载荷(外力)作用后其内部质点都将产生相对运动,从而导致物体的形状和尺寸发生变化,称为变形。
例如,橡皮筋在两端受拉后就发生伸长变形;工厂车间中吊车梁在吊车工作时,梁轴线由直变弯,发生弯曲变形。
可变形的物体统称为变形固体。
物体的变形可分为两种:一种是当载荷去除后能恢复原状的弹性变形;另一种是当载荷去除后不能恢复原状的塑性变形。
工程中绝大多数物体的变形是弹性变形,相应的物体称为弹性体。
如果物体的弹性变形大小与载荷成线性关系,则称为线弹性变形,相应的物体材料称为线弹性材料。
大多数金属材料当载荷在一定范围内产生的是线弹性变形。
变形固体的组织构造及其物理性质是十分复杂的,在载荷作用下产生的物理现象也是各式各样的,每门课程根据自身特定的目的研究的也仅仅是某…方面的问题。
为了研究方便,常常需要舍弃那些与所研究的问题无关或关系不大的属性,而保留主要的属性,即将研究对象抽象成•种理想的模型,如在理论力学中将物体看成刚体。
在材料力学中则对变形固体作如下假设:1.连续性假设。
假设物质毫无空隙地充满了整个固体。
而实际的固体是由许多晶粒所组成, 具有不同程度空隙,而且随着载荷或其它外部条件的变化,这些空隙的大小会发生变化。
但这些空隙的大小与物体的尺寸相比极为微小,可以忽略不计,于是就认为固体在其整个体积内是连续的。
这样,就可把某些力学量用坐标的连续函数来表示。
2.均匀性假设。
假设固体内各处的力学性能完全相同。