材料力学课件全套1

刘洪文主编材料力学(第四版)高等教育出版社，目录，第一章导论，1.1材料力学任务，1.2变形固体的基本假设，1.3外力及其分类，1.4内力、截面方法和应力的概念，1.5变形和应变的基本形式，1.6构件变形，1.1材料力学任务，1.1带柱、梁、檩条和椽子的传统木屋结构，1.4古建筑结构，目录， 建于隋朝(605年)的河北赵州桥大桥长64.4米，跨度37.02米，重达2800吨。 首先，材料力学和工程应用，古代建筑结构，山西应县佛殿释迦牟尼塔，建于辽代(1056年)，总高度67.31米，9层，7400吨木材。900多年来，它经历了几次地震。唯一现存的木塔，目录，和1.1材料力学任务，四川虹桥倒塌。目录，材料力学的1.1任务，纽约马克桥的倒塌，比萨斜塔，材料力学的1.1任务，目录，材料力学的1.1任务，以及一个组件：工程结构或机器的每个组件。(例如横梁、吊索等。在移动式起重机结构中)，理论力学-研究刚体，研究力和运动之间的关系。材料力学-变形物体的研究，力和变形之间关系的研究。变形：在外力作用下，固体中各点相对位置的变化。(宏观上，物体大小和形状的变化)3。内力：部件变形产生的相互作用力。(内力随着外力的增加而增加)，强度：构件在载荷下抵抗损坏的能力。刚度：构件在负载下抵抗变形的能力。塑性变形(残余变形)-在外力释放后不能消失，弹性变形-随着外力释放而消失，1.1材料力学任务，目录，1.1材料力学任务，4，稳定性：部件在载荷下保持原始平衡状态的能力。强度、刚度和稳定性是衡量构件承载力的三个方面。材料力学是研究构件承载能力的科学。为了研究部件的强度、刚度和稳定性，我们还需要知道材料的机械性能。因此，在理论分析的基础上，实验研究是完成材料力学任务的必要途径和手段。材料力学的任务是在满足强度、刚度和稳定性要求的同时，为设计经济安全的构件提供必要的理论基础和计算方法。(3)材料力学任务：如果构件的截面尺寸不足或形状不合理，或材料选择不当，则不能满足上述要求，也不能保证安全工作。如果横截面尺寸增加不当或选择了高质量的材料，成本就会增加，造成浪费。构件分类：构件、板壳*、块体*、1.1材料力学任务、材料力学主要研究构件、等截面直构件、等直构件。四、材料力学的研究对象，直杆的轴是直杆，曲杆的轴是曲杆，变形固体的基本假设，1、连续性假设：认为整个物体体积充满物质，没有任何空隙，所有固体在外力作用下都会变形，所以称之为变形固体。在材料力学中，对变形固体作如下假设：目录，灰铸铁的微观结构，球墨铸铁的微观结构，2。同质性假设：认为物体的任何部分都具有相同的力学性能，1.2变形实体的基本假设，普通钢的微观结构，优质钢的微观结构，目录，1.2变形实体的基本假设，如右图所示，远小于构件的最小尺寸，因此通过节点平衡计算各杆件的内力时，忽略了支座的变形。计算大大简化了。(4)小变形和线弹性范围，(3)各向同性假设：认为不同方向的力学性能不同例如，油缸内壁上的压力和大坝上的水压都是分布力。如果外力的作用面积比物体表面的大小小得多，它可以作为集中力作用在一个点上。例如，火车轮对铁轨的压力，分布力：集中力：目录，根据外力和时间的关系分类，负荷从零慢慢增加到一定值，然后保持不变或变化不大，这就是所谓的静态负荷。静态负载：动态负载：负载随时间变化。如交变载荷和冲击载荷，1.3外力及其分类，交变载荷，冲击载荷，目录，内力：外力引起的构件内部的附加相互作用力。内力法-截面法，目录，1.4内力、截面法和应力的概念，(1)假设沿m-m截面切割杆，(2)留下左半部分或右半部分，(3)用内力代替废弃部分对左半部分的影响，(4)在左半部分写一个平衡方程，求出内力值。例如，例1.1的钻孔机要求m-m截面上的内力。钻孔机被m-m截面分成两个部分，上部作为研究对象。解决方法如下：应力如图1.4所示，列出内力、截面法和应力的概念，以及平衡方程：目录，FN，M，目录，1.4内力、截面法和应力的概念。为了表示某一点的内力强度，引入了内力集中的概念，即应力。平均应力，点应力，应力是矢量，通常分解为，-正应力，-剪应力，国际应力单位为帕(帕斯卡)，1Pa=1N/m2，1kPa=103 N/m2，1MPa=106 N/m2，1GPA=109 N/m2，1.5变形和应变，1.1位移，刚性位移；变形位移。变形会改变对象中任意两点的相对位置。以一个微正六面体为例，两个基本变形：线变形的线长度的变化，线变形的线段夹角的变化，目录，3。应变，x方向的平均应变：法向应变(线应变)，1.5变形和应变，x方向m点的应变：剪切应变(角应变)。同样，可以定义xy平面上m点的剪切应变为：两者都是无量纲量。catalog，1.5变形和应变，例1.2，已知薄板的两侧是固定的，ab、ad变形后仍然是直的。我们可以找到ab和ab与ad的两边之间的角度变化。拉伸和压缩变形，拉伸(压缩)，剪切，扭转，弯曲，剪切变形，构件的基本变形：目录，1.6构件变形的基本形式，扭转变形，弯曲变形，目录，1.6构件变形的基本形式，第2章拉伸，压缩和剪切(1)，目录，第2章拉伸，压缩和剪切，目录，2.1轴向拉伸和压缩的概念和示例，目录，2.1轴向拉伸和压缩的概念和示例，目录，作用于构件上的外力产生的力的作用线与构件的轴重合。构件的变形是沿轴线的延伸或收缩。拉伸(压缩)杆应力图，2.1轴向拉伸和压缩的概念和示例，目录，应力特性和变形特性：2.1轴向拉伸和压缩的概念和示例，目录，2.2轴向拉伸或压缩过程中横截面的内力和应力，1，通过横截面法计算的内力，目录，(1)沿m-m横截面切割杆，以及(2)留下左半部分或右半部分， (3)用内力替换废弃零件对剩余零件的影响，(4)在剩余零件上写一个平衡方程，找出内力值，即轴向力，2.2轴向拉伸或压缩期间横截面上的内力和应力，(2)轴向力：横截面上的内力，目录。 因为外力的作用线与杆的轴线重合，所以内力的作用线与杆的轴线重合。所以这叫做轴向力。3，轴向力的符号：正张力和负压力，4，轴向力图：轴向力沿杆件轴线的变化，2.2轴向拉伸或压缩时截面内力和应力，F1=10kN是已知的；F2=20k因此，获得了静态关系：2.2轴向拉伸或压缩期间横截面上的内力和应力，目录，平面假设-横截面在变形之前最初是平面，但在变形之后仍然是平面，并且仍然垂直于轴。横向线ab和cd仍然是直线，并且仍然垂直于杆的轴线，仅分别平行于ab ，cd 移动。变形观测：2.2轴向拉伸或压缩时截面内力和应力，目录，从平面假设判断：(1)所有纵向纤维伸长相等，(2)由于材料均匀，所有纤维应力相等，(3)内力分布均匀，各点法向应力相等，不变，2.2轴向拉伸或压缩时截面内力和应力，即截面法向应力计算公式。法向应力与轴向力FN符号相同。也就是说，拉应力为正，压应力为负。圣维南原理，目录，2.2轴向拉伸或压缩时横截面的内力和应力，目录，2.2轴向拉伸或压缩时横截面的内力和应力，示例2.2，图表结构，试着找出AB条和CB条的应力。已知f=20kn。斜杆AB是直径为20毫米的圆形杆，水平杆CB是直径为1515毫米的方形杆。解决方案：1 .计算每个构件的轴向力。(对角杆为1杆，水平杆为2杆)以节点B为研究对象，采用截面法，45，目录，2.2轴向拉伸或压缩时截面内力和应力，2。计算每个杆的应力。目录，2.2轴向拉伸或压缩期间横截面上的内力和应力，示例2.2，悬臂起重机的倾斜杆AB是直径d=20mm毫米的钢杆，负载W=15kN。当W移动到A点时，计算对角线AB横截面上的应力。解决方法：当载荷W移动到点A时，对角线AB受到最大张力，其值为Fmax。2.2轴向拉伸或压缩截面的内力和应力由三角形ABC确定，对角线AB的轴向力为，对角线AB截面的应力为，对角线AB截面的应力为。实验表明，拉伸(压缩)杆的失效并不总是沿着横截面发生，而是有时沿着对角线截面发生。2.4受拉材料的机械性能：受外力变形和破坏时材料的机械性能。一、试件及实验条件、常温、静载荷、目录、2.4材料拉伸力学性能、目录、2.4材料拉伸力学性能、2低碳钢拉伸、目录、2.4材料拉伸力学性能、明显四个阶段、1、弹性阶段ob、比例极限、弹性极限、2、屈服阶段bc(失去抗变形能力)、屈服极限、3。强化阶段ce(恢复抵抗变形的能力)，强度极限，4。部分直径减小阶段ef、目录、胡克定律、弹性模量(GN/m2)、2.4拉伸期间材料的机械性能、两个塑性指数：断裂后伸长率、截面收缩、塑性材料、脆性材料、低碳钢、塑性材料、目录和2.4拉伸期间材料的机械性能。三卸载定律与冷加工硬化。1.弹性范围内的卸载和重装。2.在超弹性范围内卸载和重装。3.卸载过程中的应力和应变是线性的。这是卸载定律。材料极限的比例增加，延伸率降低，称为冷加工硬化或加工硬化。对于没有明显屈服阶段的塑性材料，标称屈服极限p0.2用于表示受拉材料和其他4种受拉材料的力学性能。对于脆性材料(铸铁)，拉伸过程中的应力-应变曲线是轻微弯曲的曲线，没有屈服和直径收缩，试样突然断裂。断裂后的伸长率约为0.5%。它是一种典型的脆性材料。bt抗拉强度极限(约140兆帕)。它是测量脆性材料(铸铁)抗拉强度的唯一强度指标。目录，第二章拉伸、压缩和剪切(2)，目录，目录，目录，目录，目录，目录，目录，目录，目录，目录，目录，目录，目录，目录，目录，目录，目录，目录，目录，目录，目录，目录，目录，目录，目录，目录，目录屈服极限、比例极限、弹性极限、E -弹性模量、目录、2.5压缩下材料的机械性能、三种脆性材料(铸铁)的压缩、脆性材料的拉伸和压缩性能不完全相同，压缩下的强度极限远大于拉伸下的强度极限、目录、目录、2.5压缩下材料的机械性能、2.7失效、安全系数和强度计算、1、安全系数和容许应力、工作应力、塑性材料的容许应力、 脆性材料的许用应力，目录，n-安全系数-许用应力，2.7失效，安全系数和强度计算，2 .强度条件，根据强度条件可以解决3种强度计算问题，1 .强度检查，2 .设计截面，3 .许用载荷的确定，目录，2.7失效，安全系数和强度计算，例2.4，气缸盖和气缸体通过6个螺栓连接。 众所周知，气缸内径D=350mm毫米，油压p=兆帕。螺栓许用应力=40MPa，求出螺栓内径。每个螺栓承受的轴向力是总压力的1/6。解决方案：气缸盖承受的力是根据强度条件计算的，即螺栓的轴向力为，螺栓的直径为，目录，2.7，失效，安全系数和强度，例2.5，交流为50505的等角钢，10号槽钢，=120兆帕。确定容许载荷。解决方法：1。计算轴向力(将对角杆设为1杆，水平杆设为2杆)。以节点A为研究对象，采用截面法。2.根据斜杆的强度计算容许载荷。查表发现对角杆的面积交流是A1=24.8cm2，目录。2.7故障、安全系数和强度计算。3.根据水平杆的强度计算容许载荷。查表，水平杆的面积为A2=212.74cm2. 4。允许载荷，目录。2.8轴向拉伸或压缩变形，一个纵向变形和两个横向变形，钢的e约为200GPa，约为0.25-0.33，ea为抗拉刚度，泊松比，横向应变，目录，2.8轴向拉伸或压缩变形，目录，2.8轴向拉伸或压缩变形，目录，对于可变截面构件(如阶梯杆)，或轴向力变化。然后，例如2.6，AB长2m，面积200mm2。空调面积为250平方米。E=200GPa .F=10kN .试着找出节点a的位移。计算轴向力。(将对角条设为1条，水平条设为2条)以节点A为研究对象。2.根据胡克定律计算杆的变形。2.8轴向拉伸或压缩变形、斜杆伸长、水平杆缩短、目录、3、节点a位移(切割而非圆弧)、2.8轴向拉伸或压缩变形、目录、2.9轴向拉伸或压缩应变能，在此范围内，有、目录、2.10拉伸和压缩超静定问题，约束反力(轴向力)可从静定平衡方程、静定结构、目录、2.10对于拉伸和压缩超静定问题，约束反力不能由平衡方程获得。对于超静定结构，结构的强度和刚度都得到了提高。不定度的个数(次)是：约束反力大于独立平衡方程的个数，独立平衡方程的个数：平面任意力系