厦门大学机械考研823工程力学.ppt

1,厦门大学教学计划与教学要求,教学内容,教学课时安排总课时54，讲授46，半期考2，期末考6,课堂考勤要求,考核办法：平时成绩（作业、测验与考勤20），半期考20，期末考60,厦大823工程理学复习配套全课件联系xmu_machanics,2,学习方法及注意事项,了解学习内容与要点，注重基本概念,及时消化课堂教学内容,习题练习,MechanicsofMaterials,材料力学研究什么？,将工程实际问题提炼成力学问题（即力学建模），讨论必要的理论基础和计算方法，从而进行求解。研究构件受力后的变形和破坏规律，为构件选择适当的材料、确定合理的形状和尺寸，使构件达到既安全又经济的要求。,3,MechanicsofMaterials,理论力学,材料力学,研究物体机械运动一般规律的科学刚体,研究构件承载能力的一门科学变形固体,材料力学与理论力学的区别？,4,5,第一章绪论,1-1材料力学简史,使构件具有足够的承载能力，能保证整个结构或机械安全、正常地工作。,1-2材料力学的任务,厦大823工程力学复习配套全课件联系xmu_machanics内有本科随堂练习，出现过考研真题,工程结构或机械的各组成部分统称为构件,6,7,研究构件受力后的变形和破坏规律，为构件选择适当的材料、确定合理的形状和尺寸，提供必要的理论基础和计算方法，使构件达到既安全又经济的要求。,另一方面，材料力学性能的实验研究与理论分析具有同等重要的意义。,材料力学的任务,构件的承载能力体现在三个方面的要求：强度：构件抵抗破坏的能力刚度：构件抵抗变形的能力稳定性：构件保持其原有平衡形式的能力,工程结构或机械结构实例：,8,工程结构或机械结构实例：,9,材料力学的任务,对构件在荷载作用下正常工作的要求,.具有足够的强度规定荷载作用下不应破坏。,10,材料力学的任务,强度问题：,垮塌后的彩虹桥,1999年1月4日，我国重庆市綦江县彩虹桥发生垮塌，造成：40人死亡；14人受伤；,11,材料力学的任务,对构件在荷载作用下正常工作的要求,.具有足够的刚度荷载作用下的弹性变形不超过工程允许范围。,12,材料力学的任务,刚度问题：,13,材料力学的任务,对构件在荷载作用下正常工作的要求,.满足稳定性要求荷载作用下杆件能保持原有形态的平衡。,14,材料力学的任务,稳定性问题：,15,在满足上述强度、刚度和稳定性要求的同时，须尽可能合理选用材料和降低材料消耗量，以节约投资。,16,对可变形固体的基本假设：,1-3变形固体的基本假设,.连续性假设物质不留空隙地充满了整个固体。（可用微积分数学工具，力学量是坐标连续函数。）,.均匀性假设固体内各点处材料的力学性能相同。（晶粒在统计意义上是平均的）。,.各向同性假设固体内各点沿各方向的力学性质完全相同。（这样的材料称为各向同性材料；沿各方向的力学性质不同的材料称为各向异性材料。）,17,小变形假设,远小于构件的最小尺寸，在研究构件的平衡和运动时按变形前的原始尺寸进行计算，以保证问题在几何上是线性的。这样，计算得到了很大的简化。,材料的弹性与塑性弹性变形、塑性变形（残余变形、永久变形）,18,外力按作用方式分：体积力：重力、惯性力；表面力：水压力、面接触的力；,1-3外力、内力及应力,19,外力按分布面积分：分布力：体积力、表面力；集中力：火车车轮对钢轨、支座等。,1-3外力、内力及应力,20,外力按随时间变化分：静载荷：自重，变化相对较慢；动载荷：交变载荷、冲击；,1-3外力、内力及应力,21,内力：受外力作用引起的相互作用；材料力学中的内力：物体内部各部分之间因外力而引起的附加相互作用力，即“附加内力”；内力随外力的增加而加大，随外力的撤除而消失。,1-3外力、内力及应力,22,内力：轴向分量:力：轴力FN力矩：扭矩T横向分量:力：剪力Fsy、FSZ力矩：弯矩My、Mz,1-3外力、内力及应力,23,24,1-3外力、内力及应力,截面法截开代替平衡,例1-1（参见P8）,25,应力,内力的集度，总应力，正应力，剪应力符号与单位:、,1-3外力、内力及应力,应力：内力系在某点的内力集度，反映内力系在该点的强弱。总应力，正应力，剪应力符号与单位：、,应力单位：牛/米2（N/m2），称为帕斯卡或简称帕（Pa）。通常使用的是兆帕，即MPa（1MPa=106Pa),26,27,1-5位移、变形及应变的概念,位移,位移：变形后物体上的点、线、面的空间位置改变量。,线位移与角位移,28,变形和应变,绝对线变形、相对（平均）线变形、线应变角应变,变形：构件受力后形状和尺寸的改变,小变形假设,杆件纵向尺寸（长度）远比横向尺寸大得多的构件。,直杆轴线为直线的杆曲杆轴线为曲线的杆等截面直杆横截面的形状和大小不变的直杆,1-6构件的分类杆的基本变形,构件的分类：杆件、板壳*、块体*,29,板和壳：构件一个方向的尺寸（厚度）远小于其它两个方向的尺寸。块件：三个方向（长、宽、高）的尺寸相差不多的构件,1-6构件的分类杆的基本变形,30,杆件：,直杆：,折杆：,曲杆：,等截面直杆、变截面直杆,等截面折杆、变截面折杆*,等截面曲杆、变截面曲杆*,1-6构件的分类杆的基本变形,31,32,1-6构件的分类杆的基本变形,拉伸或压缩,剪切,扭转,弯曲,杆的基本变形,33,第二章拉伸与压缩,2-1轴向拉伸与压缩的概念及实例,受力特点:,变形特点:,外力作用线与杆的轴线重合,杆沿轴线方向产生伸长或缩短变形,34,2-2轴力和轴力图,拉（压）杆横截面上的内力：轴力轴力图,例2-1（参见P20）,35,2-3截面上的应力,（一）横截面上的应力,根据变形现象分析内力的分布规律,36,变形现象：,横线ab、cd分别平移到新ab、cd，且保持为垂直于杆轴线的直线。由此可作出一个重要假设平面假设,进一步可推断内力在横截面上均匀分布，所以,37,例2-2（参见P23）,38,（二）斜截面上的应力,总应力P=N/A,A=A/cos,P=N/A=cos,=Pcos=(1+cos2)/2,=Psin=sin2/2,39,2-4材料拉伸时的力学性质,研究材料力学性能最常用和最基本的实验：常温静载条件的拉伸实验和压缩实验。,（一）试件,标准拉伸试件：10倍或5倍试件（圆形截面）,矩形截面：,40,（二）低碳钢拉伸时的力学性能,拉伸图与应力-应变图,1、拉伸实验的四个阶段,（1）弹性阶段ob,弹性极限e；比例极限p(200MPa)弹性模量E=tg=/（200GPa）,（2）屈服阶段bc,屈服极限s。（240MPa）,41,（二）低碳钢在拉伸时的力学性能,1、拉伸实验的四个阶段,（3）强化阶段cd,强度极限b,（4）颈缩阶段de,2、延伸率和截面收缩率,延伸率或伸长率：,截面收缩率：,42,（二）低碳钢在拉伸时的力学性能,材料塑性指标，,塑性材料,脆性材料,（三）卸载定律及冷作硬化,43,（四）其他材料拉伸时的力学性能,名义屈服极限0.2,部分塑性材料拉伸时的力学性能比较,44,铸铁拉伸时的力学性能,割线弹性模量,特点：拉伸强度低（100200MPa)；无明显线性关系,（五）应力-应变曲线的简化（略）,45,（五）材料压缩时的力学性能,特点：屈服前与拉伸基本一致，无强度极限,低碳钢等塑性材料,46,铸铁及其他脆性材料,特点：抗压强度大大高于抗拉强度,（六）两类材料的力学性能的比较,1、变形与强度,脆性材料宜作承压构件。,2、抗冲击性能,3、对应力集中的敏感性,塑性材料抗冲击性能好。,47,2-6拉（压）杆的强度条件,极限应力0、安全系数、许用应力,（一）安全系数和许