第二章强度理论.

机械基础期末备考考试题型：选择题、名词解释、判断题、填空题、简答题、计算题第一章 刚体的受力分析及其平衡规律一、基本概念☆1、强度：是指机构抵抗破坏的能力 。

2、刚度：是指构件抵抗变形的能力；3、稳定性：是指构件保持原有变形形式的能力4、力：力是物体间相互作用。

外效应：使物体的运动状态改变；内效应：使物体发生变形。

5、力的基本性质：力的可传性、力的成对性、力的可合性、力的可分性、力的可消性。

6、二力构件：工程中的构件不管形状如何，只要该构件在二力作用下处于平衡，我们就称它为“二力构件”。

7、三力平衡汇交定理：由不平行的三力组成的平衡力系只能汇交于一点。

8、约束：限制非自由体运动的物体叫约束。

约束作用于非自由体上的力称为该约束的约束反力。

9、合力投影定理：合力的投影是分力投影的代数和。

10、力矩：力与距离的乘积 (力F 对O 点之矩）来度量转动效应。

11、合力矩定律：平面汇交力系的合力对平面上一点的距，是力系各力对同点之矩的代数和。

Mo(F) = Fx ·Y + Fy ·X = Mo(Fy) + Mo(Fx)12、力偶: 一对等值、反向、力的作用线平行的力，它对物体产生的是转动效应。

13、力偶矩：构成力偶的这两个力对某点之矩的代数和。

14、力的平移定理：作用于刚体的力，平行移到任意指定点，只要附加一力偶（附加的力偶矩等于原力对指定点的力矩），就不会改变原有力对刚体的外效应，这就是力的平移定理。

（运用力的平移定理可以把任意的平面一般力系转化为汇交力系与力偶系两个基本的力系。

）yF y F Ry xF x F Rx 1221+=+=受力分析1、主动力--它能引起零件运动状态的改变或具有改变运动状态的趋势。

2、约束反力--它是阻碍物体改变运动状态的力。

（必须掌握常见约束类型）（1）柔软体约束：力的作用线和绳索伸直时的中心线重合，指向是离开非自由体朝外。

（2）光滑面约束：光滑面约束与非自由体之间产生的相互作用力的作用线只能与过接触点的公法线重合，约束反力总是指向非自由体。

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 FAσ= 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 Aσσ=≤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 Aσσ=≤一定要有结论 2.设计截面[],maxN F A σ≥3.确定许可荷载[],maxN F A σ≤七、线应变ll 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 ll 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 llδ-︒=⨯︒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。

机械设计习题河北理工大学机零教研室2004. 6目录第一章机械设计概论第二章机械零件的疲劳强度第三章摩擦、磨损及润滑第五章螺纹联接和螺旋传动第六章键、花键、销联接第八章带传动第九章齿轮传动第十章蜗杆传动第十一章链传动第十二章轴第十三章滚动轴承第十四章滑动轴承第十五章联轴器和离合器第十六章弹簧第一章机械设计概论分析与思考题1-1 什么是通用零件?什么是专用零件?试各举三个实例。

1-2 机械设计课程研究的内容是什么?1-3 设计机器时应满足哪些基本要求?设计机械零件时应满足哪些基本要求?1-4 机械零件主要有哪些失效形式?常用的计算准则主要有哪些?1-5 什么是零件的强度要求?强度条件是如何表示的?如何提高零件的强度?1-6 什么是零件的刚度要求?刚度条件是如何表示的?提高零件刚度的措施有哪些?1-7 机械零件设计中选择材料的原则是什么?1-8 指出下列材料的种类，并说明代号中符号及数字的含义：HTl50，ZG230-450，65Mn，45，Q235，40Cr，20CrMnTi，ZCuSnl0Pb5。

1-9 机械的现代设计方法与传统设计方法有哪些主要区别?第二章机械零件的疲劳强度设计一、分析与思考题2-1 试举例说明什么零件的疲劳破坏属于低周疲劳破坏，什么零件的疲劳破坏属高周疲劳破坏。

2-2 在材料的疲劳曲线上，为何需要人为规定一循环基数N0，并将对应的极限应力称为材料的疲劳极限?2-3 弯曲疲劳极限的综合影响系数Kζ的含义是什么?它与哪些因素有关?它对零件的疲劳强度和静强度各有何影响?2-4 在单向稳定变应力下工作的零件，如何确定其极限应力?2-5 疲劳损伤线性累积假说的含义是什么?写出其数学表达式。

2-6 影响机械零件疲劳强度的主要因素有哪些?提高机械零件疲劳强度的措施有哪些?二、设计计算题2-7 一零件由45钢制成，材料的力学性能为：σs=360MPa，σ=300 MPa，ψζ=0.2。

已知零件上的最大工作应力σmax=190MPa，最-1小工作应力σmin=110MPa，应力变化规律为σm=常数，弯曲疲劳极限的综合影响系数K d=2.0，试分别用图解法和计算法确定该零件的计算安全系数。

第二章 微观强度理论材料的力学行为主要靠支配塑性变形和断裂的那些材料力学性能来描述。

在宏观上，这些性能可以用材料的基本参数来表达，测量这些参数通常无需知道这些性能微观起源方面的详细知识。

然而，材料的多数力学，特别是强度均是微观结构、组织的敏感性参量，因此对材料工作者来说，一项很重要的工作就是用实验和理论方法来研究某一特定材料性能有关的微观机制，并把微观行为与宏观可测的性能联系起来。

这是提高材料性能以及研制具有优良性能的新材料的关键一步。

在设计零部件选材时优先考虑材料性能以及提高这些性能的方法工艺，也是材料科学技术中的一项主要工作。

微观强度理论从微观结构出发，以微（细）观力学方法并辅之以对微观结构特征的实验和理论分析，揭示决定材料力学行为的微（细）观组织及缺陷间的相互作用，并尽可能地建立起宏观性能参量与微观结构间的定量或半定量关系。

对微观强度理论的最早研究源自于对完整固体的强度分析。

对于无缺陷的固体，其强度（即理论强度）是指固体依凭所有原子的键合力抵抗外力作用下变形和断裂的能力。

显然，要获得理论强度，应从原子间的结合力入手，如果知道原子向结合力的细节，即知道应力——应变曲线的函数关系，就可算出理论强度。

较精确理论计算方法有偶合势法和量子力学法两种。

但不同的材料有不同的组成、不同的结构及不同的键合方式，进行上述理论计算是十分复杂的，通常可采用近似法来估算理论强度，它是将原子间相互作用力与距离的关系近似为正弦函数，在一些简化假设下，可得到理论强度为： 理论剪切强度：πτ2G th =理论拉伸强度：10E th = σ 这两个数值是很大的量值，比起实例的强度要高出很多。

表2-1列出了若干中金属的理论屈服强度和实测强度，可见，实例值一般较理论值低2~4个数量级，对于抗热强度情况也类似。

表2-1 几种金属材料屈服强度的理论值和实测值实测值与理论值之间这一巨大差异预示着理论强度计算的前提与实际情况不符。

在理论强度计算中，塑性变形或断裂是瞬时，同时整体发生的。

第二章 岩石破坏机制及强度理论第一节 岩石破坏的现象在不同的应力状态下，岩石的破坏机制不同，常见的岩石破坏形式有以下几种一、拉破坏：岩石试件单向抗压的纵向裂纹，矿柱，采面片帮。

特点出现与最大应力方向平行的裂隙。

二、剪切破坏：岩石试件单向抗压的X 形破坏。

从应力分析可知，单向压缩下某一剪切面上的切向应力达到最大引起的破坏。

(a ) (b )三、重剪破坏：即沿原有的结构面的滑动、重剪破坏主要的机制：岩体受剪切作用或者受拉应力的作用、三向受压情况下多数为剪切应力的作用，侧向压力较小时可能是拉神破坏，实际工程中可能是不同机制的组合，但侧向应力较大时，可以认为剪切应力是岩石重剪破坏的主要破坏机制。

从岩石破坏的现象看，从小到几厘米的岩块到大的工程岩体，破坏形式雷同，并可归纳为两种，拉断与剪坏，因此有一定的规律可寻。

对岩石破坏的研究：在单向条件下可以从实验得到破坏的经验关系。

但是三向受力条件下，不同应力的组合有无穷多种，因此无法仅仅依靠实验得到破坏的经验关系，因此在一般应力状态，对岩石破坏的研究需要结合理论分析和试验研究两个方面。

现代关于岩石破坏的理论分析一般归结为、寻求破坏时的主应力之间的关系123(,)f σσσ=研究的方法有：理论分析；2、试验研究；3、理论研究结合试验研究。

第二节 岩石拉伸破坏的强度条件一、最大线应变理论该理论的主要观点是，岩石中某个面上的拉应变达到临界值时破坏，而与所处的应力状态无关。

强度条件为c εε≤ (2-1) c ε—拉应变的极限值，ε—拉应变。

若岩石在破坏之前可看作是弹性体，在受压条件下σ1>σ2>σ3下， 3ε是最小主应力。

按弹性力学有33E Eσμεσσ=-12（+），即33E εσμσσ=-12（+）。

若3ε<0则产生拉应变。

由于E >0，因此产生拉应变的条件是3σμσσ-12（+）<0，3μσσσ12（+）>若3ε=0ε<0则产生拉破坏，此时抗拉强度为0tEσε＝⇒0t E σε＝。

高等土力学主要知识点整理（李广信版）第二章土的本构关系（一）概述材料的本构关系是反映其力学性能的数学表达式，一般为应力-应变时间-强度的关系，也称本构定律、本构方程。

土的强度是土受力变形的一个阶段，即微小应力增量小，发生无限大(或不可控制）应变增量，实际是本构关系一个组成部分，是土受力变形的最后阶段。

第一应力不变量kk z y x I σσσσ=++=1第二应力不变量kk yz xz xy z y z x y x I στττσσσσσσ=---++=2222第三应力不变量22232xyz xz y yz x yz xz xy z y x I τστστστττσσσ---+= 坐标系选择使剪应力为零3211σσσ++=I ,3231212σσσσσσ++=I 3213σσσ=I 球应力张量)(31)(3131321332211σσσσσσσσ++=++==kk m 偏应力张量ii kk ij ij s δσσ31-=，其中=≠=j i j i ii 10δ，克罗内克解第一偏应力不变量01≡=kk s J 第二偏应力不变量()()()[]23123222126121σσσσσσ-+-+-==ji ij s s J 第二偏应力不变量()()()213312321322227131σσσσσσσσσ------==ki jk ij s s s J 1.土的应力应变特性：非线性（应变/加工硬化、应变/加工软化）、剪胀性、弹塑性、各向异性、结构性、流变性（蠕变、应力松弛）。

加工硬化：应力随应变增加而增加，但增加速率越来越慢，最后趋于稳定（正常固结黏土、松砂）加工软化：应力一开始随应变增加而增加，超过一个峰值后，应力随应变增加而减小，最后趋于稳定（超固结黏土、松砂）剪胀性：剪应力引起的体积变化，含剪胀和剪缩土的结构性：由土颗粒空间排列集合、土中各相和颗粒间作用力造成，可明显提高土的强度和刚度。

灵敏度：原状黏性土与重塑土的无侧限抗压强度之比土的蠕变：应力状态不变条件下，应变随时间逐渐增长的现象，随土的塑性、活动性、含水量增加而加剧土的应力松弛:维持应变不变，材料内应力随时间逐渐减小的现象压硬性：土的变形模量（指无侧限，压缩模指完全侧限）随围压而提高的现象。

第二章 高分子材料的强度理论强度是材料抵抗破坏的能力，可由多种力学强度来衡量，诸如拉伸强度、压缩强度、剪切强度、撕裂强度、冲击强度以及耐疲劳性和抗磨损等。

实践证明，材料的实际强度远低于理论强度，根本原因是微（细）观和宏观水平上存在各向异性和不均一性。

因此，对材料进行强度设计或强度分析时，了解其微观强度理论和宏观强度理论是十分必要的。

§2.1 高分子材料强度的微观理论2.1.1 理论强度的原子分子论述从微观角度看，材料的强度大小取决于内聚力，内聚力来源于主价键和次价键。

主价键（化学键）源于原子间的相互作用，键能较高，约100 K Ca ·mol -1数量级。

次价键源于分子间的相互作用，键能较低，约10 K Ca ·mol -1以上，也称范德华力。

材料的强度破坏是由于主价键和次价键的断裂，致使样品断裂所做的功大于两个新生的断裂面的表面能。

高聚物具有巨大的分子量，而且分子链间相互缠结、形成交联结构以及结晶高聚物中晶区对非晶区的固定作用等结构特征，决定了高聚物的断裂最终是主价键的断裂。

如果材料是各向同性的理想弹性体，且只涉及主价键的断裂，可以从拉伸应力下原子相对位移的过程中位能的变化来估算材料断裂的理论强度。

设样品中垂直于拉力方向的两个原子平面的平衡距离是h p ，图2－1（a ）中的曲线是原子间的距离对位能（U ）的函数关系，若把曲线最低点处的横坐标定为原子位移的起点，则该处χ＝0，原子在其平衡距离处仅作微小的谐振动，原子间的作用力为零。

在拉伸应力σ的作用下，位能随着原子相对位移χ的增加升高，见图2-1（b ），原子间的作用力表现为吸引力，在曲线的拐点处（022=dxU d ）作用力达最大值，图2－1 原子间作用力、位能和位移间的关系此值便是所对应的样品的理论强度th σ。

未达到th σ之前，去载荷即发生弹性复原，到达或超过th σ则发生由于键破坏而导致样品断裂。

图2-1（b ）中的曲线可以用一个半波长为λ/2的正弦函数来近似⎪⎭⎫ ⎝⎛≈⎪⎭⎫ ⎝⎛=λπσλπσσx x h th 22sin t (x 很小) (2－1)曲线所包围的面积（阴影部分）便是外力作用下，使原子间内聚力破坏（键断裂）的能量，即πλσλπσλth th dx x G =⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎰2002sin (2－2) 这个函数积分的结果便是使单位截面破坏产生两个新表面所需的能量，叫做材料的本征破裂能（intrinsic energy of fracture ）0G ，这个能量是形变时的弹性储能U 所提供。

强度理论在生活中，我们经常会面对各种挑战和压力，而对于这些挑战和压力，不同的人会有不同的应对方式。

有些人可能会崩溃，有些人则能够坚持下去，甚至在面对困难时能更加努力地前行。

为什么会出现这样的差异呢？这就涉及到了强度理论的概念。

强度理论是一种心理学理论，试图解释个体在面对压力和挑战时的应对方式。

根据这一理论，个体的应对方式取决于他们对特定事件的认知评估，以及其应对资源的充足程度。

具体而言，强度理论认为，个体对一个事件产生情绪反应的强度是由两个因素决定的：一是对事件的认知评估，即个体对事件的看法和意义；二是对事件的应对资源，即个体能够动用的资源和技能。

在强度理论中，认知评估被认为是一个重要的因素。

个体对事件的认知评估会影响他们对事件产生情绪反应的方式。

如果一个人对某个事件感到无力和绝望，他可能会产生消极情绪，导致他选择逃避或放弃。

相反，如果一个人对事件持有积极的态度和信念，他可能会更有动力去面对挑战，从而更有可能成功应对困难。

另一个影响个体应对方式的因素是应对资源。

应对资源包括个体的心理、情绪、社会和物质资源，以及他们的应对技能和经验。

当个体拥有足够的应对资源时，他们会更有信心应对挑战，并能够更有效地管理压力。

相反，如果个体的应对资源匮乏，他们可能会感到不知所措，难以有效地处理挑战。

强度理论的一个重要观点是，应对挑战和压力不仅取决于事件本身的性质，还取决于个体对事件的认知评估和应对资源。

因此，培养积极的心态和增强应对资源对于个体有效地面对挑战和压力至关重要。

只有通过提升自身的认知水平、增加应对资源，个体才能更好地应对各种困难和挑战，取得成功。

总的来说，强度理论为我们提供了一种理解个体在应对挑战和压力时的心理过程的框架。

通过认知评估和应对资源的角度，我们可以更好地理解个体在面对困难时的表现，为个体提供更好的支持和帮助。

强度理论的研究不仅有助于我们更好地理解个体的内心世界，也为我们提供了应对挑战和压力的有效途径。

第一章 机械设计的基础知识一、填空题1、计算载荷P ca 、名义载荷P 和载荷系数K 的关系式是 ，强度计算时应用 。

2、稳定变应力的一种基本形式是 、 和 循环变应力。

3、当一零件受脉动循环变应力时，其平均应力是其最大应力的 。

4、在静强度条件下，塑性材料的极限应力是 ，而脆性材料的极限应力是 。

5、影响零件疲劳极限的主要因素有 、 ______ 、 ________6、某钢材在无限寿命区的对称循环疲劳极限为σ-1＝260MPa ，若此钢材的循环基数N 0=5×105，指数m =9，则循环次数为30000次时的疲劳极限为 。

二、选择题1、机械设计课程研究的内容只限于 。

（1）专用零件和部件；（2）在高速、高压、环境温度过高或过低等特殊条件下工作的以及尺寸特大或特小的通用零件和部件；（3）在普通工作条件下工作的一般参数的通用零件和部件；（4）标准化的零件和部件。

2、下列四种叙述中 是正确的。

（1）变应力只能由变载荷产生；（2）静载荷不能产生变应力；（3）变应力是由静载荷产生；（4）变应力是由变载荷产生，也可能由静载荷产生。

3、机械零件的强度条件可以写成 。

（1） （2） （3） （4）4、在进行疲劳强度计算时，其极限应力应为材料的 。

（1）屈服极限；（2）疲劳极限；（3）强度极限：（4）弹性极限。

5、变应力特性σmax 、σmin 、σm 、σa 及r 等五个参数中的任意 来描述。

（1）一个；（2）两个；（3）三个；（4）四个。

7．在图示设计零件的σm —σa 极限应力简图中，如工作应力点M 所在的0N 线与[]σσ≤[]ττ≤[]σσS S ≤[]ττS S ≤[]σσ≥[]ττ≥[]σσS S ≥[]ττS S ≥[]σσ≤[]ττ≤[]σσS S ≥[]ττS S ≥[]σσ≥[]ττ≥[]σσS S ≤[]ττS S ≤横轴间夹角θ=45︒，则该零件受的是。

（1）非对称循环变应力；（2）静应力；（3）脉动循环变应力；（4）对称循环变应力；8．在题7图所示零件的极限应力简图中，如工作应力点M所在的0N线与横轴之间的夹角θ=90︒时，则该零件受的是。