材料力学基本性质与应用课件

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掌握工程材料的力学性能基本概念、测试方法和评价指标。
理解材料的弹塑性行为、断裂力学、疲劳与损伤等基本理论。
能够运用所学知识对不同工程材料的力学性能进行评估和优化，提高工程结构的可靠性和安全性。
培养学生的实验技能和解决实际问题的能力，为未来的工程实践和研究工作打下坚实基础。
02
CHAPTER
工程材料的力学性能
材料在受到外力作用时发生形变，当外力去除后能恢复原状的性质。
弹性
材料在受到外力作用时发生形变，且在去除外力后不能恢复原状，但可以通过外力调整其形状的性质。
塑性
Байду номын сангаас
材料在循环应力作用下，经过一定周期后发生断裂的现象。疲劳断裂一般发生在应力集中的部位。
材料在受到外力作用时，因应力超过其承载极限而发生的断裂现象。断裂一般发生在材料的薄弱部位或缺陷处。
冲击试验
A
B
C
D
基于大量的实验数据，总结出一些经验公式来预测材料的力学性能参数，如弹性模量、泊松比等。
经验公式
通过建立材料的有限元模型，模拟材料的应力-应变行为，预测材料的力学性能参数。
有限元分析
基于原子或分子的动力学行为，模拟材料的力学性能参数，适用于微观尺度的材料性能预测。
分子动力学模拟
THANKS
断裂
疲劳
03
CHAPTER
材料的基本力学性能
常见的拉伸性能指标包括抗拉强度、屈服强度、伸长率和截面收缩率等。
拉伸性能的优劣对于材料的加工和使用具有重要意义，是评估材料力学性能的重要指标之一。
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弯曲性能是指材料在弯曲力作用下抵抗变形和破坏的性能。

定义为试件断裂前所能承受的最大工程应力，以前 称为强度极限。取拉伸图上的最大载荷，即对应于b点的 载荷除以试件的原始截面积，即得抗拉强度之值，记为 σb
σb = Pmax／A0 延伸率：
材料的塑性常用延伸率表示。测定方法如下：拉伸 试验前测定试件的标距L0，拉伸断裂后测得标距为Lk， 然而按下式算出延伸率
2、拉伸性能的作用、用途：
a.在工程应用中，拉伸性能是结构静强度设计的主要依 据之一。
b.提供预测材料的其它力学性能的参量，如抗疲劳、断 裂性能。
（研究新材料，或合理使用现有材料和改善其力学性能
时，都要测定材料的拉伸性能）
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3、本章内容
➢ 实验条件： 光滑试件 室温大气介质 单向单调
拉伸载荷
➢ 研究内容： 测定不同变形和硬化特性的材料的应
发生断裂时的真应变
f l1 n ( ) l1 n 0 ( .6) 4 1 .02
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不同材料，其应力－应变曲线不同，如：
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1.1 前言 1、拉伸性能:
通过拉伸试验可测材料的弹性、强度、延性、应变 硬化和韧度等重要的力学性能指标，它是材料的基本力 学性能。
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2、某圆柱形金属拉伸试样的直径为10mm，标距为 50mm。拉伸试验后，试样颈缩区的直径是6mm。 计算其断面收缩率和发生断裂时的真应变。
解： 断面收缩率
A 0A 0 A K 1% 0 d 0 0 2 d 0 2 d K 2 1% 0 1 0 1 2 0 2 6 0 2 1% 0 0 0 .6
第二章 材料在拉伸载荷下
的力学行为
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前言

解：
y
d
S x
yd A
A
2 yb( y) d y
0
b(y)
C
xc
yc
d
2 y2
R2 y2 d y d3
0
12
x
d
yc
Sx A
d3 12 πd 2 8
2d 3π
b( y) 2 R2 y2
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yc
Sx A
d3 12 πd 2 8
2d 3π
y
2、求对形心轴 xc 的惯性矩
Ix
πd 4 64 2
3、惯性积是对轴而言。
y
z
dA
4、惯性积的取值为正值、负值、零。
y
5、规律：
o
z
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5、规律：
Izy
zydA
A
0
y
dA z z dA
y
y
z
o
两坐标轴中，只要有一个轴为图形的对称轴，则 图形这一对坐标轴的惯性积为零。
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对比记忆 静矩、形心；惯矩和惯性半径；它们都是反映截
面面积关于坐标轴分布情况的物理量。 静矩=（面积）（形心坐标） 惯矩=（面积）（惯性半径）2
z
o
dA y
z
全面积对z轴的惯性矩: I z y2dA,
2 z2 y2
全面积对y轴的惯性矩: I y A z2dA
A
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Iz y2dA, I y z2dA
A
A
y
z
dA
y
o
z
2、量纲：［长度］4；单位：m4、cm4、mm4。 2 z2 y2
3、惯性矩是对轴而言（轴惯性矩）。
A

清晰性
确保轴力图清晰易懂，能 够让其他人快速理解结构 和受力情况。
03
轴力的分类
按作用方式分类
拉伸或压缩轴力
由于拉伸或压缩作用产生的轴力，其方向与杆件轴线平行。
弯曲轴力
由于弯曲作用产生的轴力，其方向与杆件轴线垂直。
按作用效果分类
拉力
使杆件产生拉伸变形的轴力。
压力
使杆件产生压缩变形的轴力。
按作用位置分类
感谢您的观看
THANKS
绘制杆件
根据杆件的位置和 方向，绘制出各段 杆件。
绘制轴力
根据杆件上各点的 受力情况，绘制出 轴力。
确定受力点
根据受力分析，确 定各段杆件上的受 力点。
标注重力
根据重力方向和大 小，标注重力。
标注轴力
在轴力图上标注出 各点的轴力大小和 方向。
轴力图的应用场景
机械设计
在机械设计中，轴力图可用于分 析机械结构的受力情况，优化设
计。
建筑分析
在建筑结构分析中，轴力图可用于 分析建筑结构的稳定性，确保安全。
车辆工程
在车辆工程中，轴力图可用于分析 车辆的行驶稳定性，提高车辆性能。
轴力图的绘制注意事项
01
02
03
准确性
确保轴力图绘制准确，能 够真实反映结构的受力情 况。
完整性
确保轴力图绘制完整，包 括所有需要分析的杆件和 受力点。
轴力的计算方法
截面法
通过截取物体的一部分，分析其受力情况，然后根据力的平衡条件计算轴力。
转矩平衡法
利用转矩平衡原理，通过分析物体的转矩平衡条件，计算出轴力的大小。
轴力的单位与符号
单位
牛顿（N），国际单位制中的基本单 位。