第 4 章 材料力学的基本概念
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一、基本概念
1 材料力学的任务是:研究构件的强度、刚度、稳定性的问题,解决安全与经济的矛盾。
2 强度:构件抵抗破坏的能力。
3 刚度:构件抵抗变形的能力。
4 稳定性:构件保持初始直线平衡形式的能力。
5 连续均匀假设:构件内均匀地充满物质。
6 各项同性假设:各个方向力学性质相同。
7 内力:以某个截面为分界,构件一部分与另一部分的相互作用力。
8 截面法:计算内力的方法,共四个步骤:截、留、代、平。
9 应力:在某面积上,内力分布的集度(或单位面积的内力值)、单位Pa。
10 正应力:垂直于截面的应力(σ)
11 剪应力:平行于截面的应力()
12 弹性变形:去掉外力后,能够恢复的那部分变形。
13 塑性变形:去掉外力后,不能够恢复的那部分变形。
14 四种基本变形:拉伸或压缩、剪切、扭转、弯曲。
二、拉压变形
15 当外力的作用线与构件轴线重合时产生拉压变形。
16 轴力:拉压变形时产生的内力。
17 计算某个截面上轴力的方法是:某个截面上轴力的大小等于该截面的一侧各个轴向外力的代数和,其中离开该截面的外力取正。
18 画轴力图的步骤是:
①画水平线,为X轴,代表各截面位置;
②以外力的作用点为界,将轴线分段;
③计算各段上的轴力;
④在水平线上画出对应的轴力值。(包括正负和单位)
19 平面假设:变形后横截面仍保持在一个平面上。
20 拉(压)时横截面的应力是正应力,σ=N/A
21 斜截面上的正应力:σα=σcos²α
22 斜截面上的切应力:α=σSin2α/2
23 胡克定律:杆件的变形时与其轴力和长度成正比,与其截面面积成反比,计算式△L=NL/EA(适用范围σ≤σp)
24 胡克定律的微观表达式是σ=Eε 。
25 弹性模量(E)代表材料抵抗变形的能力(单位Pa)。
26 应变:变形量与原长度的比值ε=△L/L(无单位),表示变形的程度。
27 泊松比(横向变形与轴向变形之比 )μ=∣ε1/ε∣
第一章 静力学的基本概念和公理
一,填空题
1,力对物体的作用效果取决于力的 , , ,这三者称为力的三要素。
力的外效应是指力使物体的 发生改变,力的内效应是指力使物体的
发生改变。
力是物体间的相互作用,它可以使物体的_____________发生改变,或使物体产生___________。
2,物体的平衡是指物体相对于地球保持 或 状态。
3,在力的作用下 和 都保持不变的的物体称为刚体。
4,对物体的运动或运动趋势起限制作用的各种装置称为 。
5,常见的铰链约束有 和 。
约束反力恒与约束所能限制的物体运动(趋势)方向 。
6,刚体受到两个力作用而平衡,其充要条件是这两个力的大小 ,
作用线 。
7,作用力和反作用力是两个物体间的相互作用力,它们一定 , ,
分别作用在 。
作用在刚体上的力可沿其作用线任意移动,而_______________力对刚体的作用效果.所以,在静力学中,力是________________的矢量.
9力对物体的作用效果一般分为__________效应和___________效应.
10对非自由体的运动所预加的限制条件为_____________;约束反力的方向总是与约束所能阻止的物体的运动趋势的方向_____________;约束反力由_____力引起,且随_______________力的改变而改变.
9柔性约束对物体只有沿_________的___________力。
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:NFA 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,sin22
注意角度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,maxmaxNFA
六、利用正应力强度条件可解决的三种问题:1.强度校核,maxmaxNFA
一定要有结论 2.设计截面,maxNFA 3.确定许可荷载,maxNFA
七、线应变ll没有量纲、泊松比'没有量纲且只与材料有关、
胡克定律的两种表达形式:E,NFllEA 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,弹性极限e)、屈服阶段(屈服极限s)、强化阶段(强度极限b)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1100lll及断面收缩率1100AAA,工程上把5的材料称为塑性材料。
十、卸载定律及冷作硬化:课本第23页。对没有明显屈服极限的塑性材料,如何来确定其屈服指标?见课本第24页。
材料力学
第1章绪论
1.1材料力学的任务
构件应满足以下基本要求:强度,刚度,稳定性要求
1.2材料力学的基本假设
连续性,均匀性,各向同性假设
1.3杆件的基本变形形式
拉伸或压缩,剪切,扭转,弯曲
1.4内力一截面法
1.5应力
平均应力-p:
应力p:
应力,切应力,正应力:
1.6应变
1.棱边长度的改变(原长为△x,变形后成为△x+△u)
该点处沿x方向的线应变:
2.棱边间夹角的改变
切应变:y。切应变的单位为rad
第2章 拉伸压缩与剪切
2.1拉压杆的内力及应力
2.1.1轴力、轴力图
Fn=F
Fn即为横截面n—n上的内力。由于F的作用线与杆轴线重合,故称为轴力。规定拉伸的轴力为正,压缩为负。
2.1.2轴力图 2.1.3拉压杆横截面上的应力
轴向载荷作用下杆件是否破坏,不仅与轴力的大小有关,还与横截面面积
有关。
正应力:。拉应力为正,压应力为负。
2.1.4斜截面上的应力
斜面上的全应力Pa:
将全应力Pa分解为沿斜面法向的正应力和沿切向的切应力
思考:a=0/45/90°时,正应力,切应力大小
2.2拉压杆的变形
2.2.1 轴向与横向变形
轴向线应变为:。以伸长为正,缩短为负。
横向线应变为:。正负号与轴向线应变相反。
材料的泊松比u(量纲一):
2.2.2 拉压胡克定律
当应力o未超过某一极限值时,拉压杆的轴向变形与外力F及杆的原长l成正比,与横截面面积A成反比。 引进比例常数E,则有胡克定律公式:
E为材料的弹性模量,其量纲为ML^-1T^-2。EA反映了杆件抵抗拉压变形的能力,称为杆件的抗拉(压)刚度。
由Fn/A=正应力,△l/l=线应力,故。(在弹性范围内,正应力与线应变成正比。)
2.3金属拉压时的力学性能
2.3.1低碳钢拉伸时的力学性质