过程设备机械基础课件第3章

1、 鼹鼠是一种完全地下生活的地鼠，它们擅长在地底挖洞，挖的不只一条，而是四通八达、立体网状的坑道。要挖出这样的坑道当然很辛苦，但一旦完成，就可以守株待兔地等食物上门。同样在地底钻土而行的蚯蚓、昆虫、甲虫等，常会不知不觉闯进鼹鼠的坑道中，而被来回巡逻的鼹鼠捕获。鼹鼠在自制的网状坑道里绕行一周（有时要花上几个钟头），就可以抓到很多掉进陷阱的猎物。如果俘获的昆虫太多，吃不完的就先将它们咬死，放在储藏室里。有人就曾在鼹鼠的储藏室里发现数以千计的昆虫尸体。1 内力与截面法内力与截面法2 应力与强度条件应力与强度条件3 材料的变形与虎克定律材料的变形与虎克定律4 材料的力学性能材料的力学性能0 材料力学概述

2、材料力学概述3.1 材料力学的基本概念3.1.1 材料力学的的任务和研究对象1、力对物体的作用效果外效应-改变刚体平衡状态内效应-构件的变形2、构件的变形弹性变形塑性变形3、构件的承载能力 强 度-不破坏、断裂 刚 度-不过度变形 稳定性-不突然大变形 是构件必须满足的基本条件3.1 材料力学的基本概念1. 基本假设 小变形小变形 材料连续均匀材料连续均匀 材料各向同性材料各向同性杆件(等截面杆) 板 壳3. 构件变形的基本形式 拉伸和压缩 剪切 扭转 弯曲教材p38表3-13.2.1 内力/轴力定义: 内力的改变量,附加内力,简称内力.3.2.2 截面法定义:假想将杆件切开，使内力转化为外力

3、，运用静力平衡条件求出截面上内力的方法。FFmmacdbd1b1a1c1LL1F图3-1 承受轴向力作用的杆N=FN1-12F2FFFN211NN2-22FF2FFxN(-)(-)FFFN222轴力图2F2FF123FN211FN22FN332FFxNF(+)(+)(-)轴力图截面法求解内力的基本步骤:1. 用一假想截面将构件一分为二,取其中一部 分为研究对象;2. 另一部分对该部分的作用以一个力来代替;3. 针对该部分建立受力平衡方程式,并求解;4 通常情况下用轴力图来形象表示.3.3.1AFANs/FN=F3.3.2 正应力: 与截面垂直的应力,拉应力为正;剪应力: 与截面平行的应力,顺时

4、针为正.两个概念FFFqaFaFqaaaFFAF /AFf/cos/AA FF 计算方法:2coscos f2sin2sin fAFf/coscos)/(AFfcosf245max时，omax0 时，090时，o一一. 基本概念基本概念 极限应力:杆件截面上的应力达到某一临界值时,杆件就会破坏, .记为00 安全系数:记为n; 许用应力:记为;n/0nAN/0二二 .强度条件强度条件 载荷载荷情况情况, 材料情况材料情况, 强度储备。强度储备。nAN/0三三 .强度条件强度条件的应用的应用 强度校核: max=N/ 许用载荷: N=5%脆性材料:=48 J 反映出材料的缺口敏感性和脆性反映出材

5、料的缺口敏感性和脆性硬度的定义硬度的定义: 表示材料表面抵抗异物侵入的能力表示材料表面抵抗异物侵入的能力布氏硬度布氏硬度 瑞典工程师瑞典工程师 T.A.Brinell 于于1900年提出年提出 试验方法: 计算:dDDDAHB222PPD d F 实验装置洛氏硬度 由美国人Rockwell 于1919年提出。 用金刚石圆锥体或硬度钢球做压头，根据试样的压痕深度来表示硬度高低。 试验装置： 计算方法:P002. 0hhKHRo 常用的有HRA、HRB、HRC三个等级hh1120oPoPho交变载荷: 应力大小或方向随时间变化的载荷;疲劳破坏:由于交变应力引起的构件的脆性断裂破坏原因:由于交变应力

6、引起的构件内部缺陷的扩张和合并.一. 基本概念对称循环: r=-1非对称循环: -1r+1脉动循环: r=0二. 循环特性的定义及主要形式循环特性: 交变应力的最小值与最大值之比,maxmin/r记为: r三. 疲劳极限的定义和决定因素疲劳极限决定于疲劳极限决定于 1 交变应力的最大值交变应力的最大值 2 循环次数循环次数 3 交变应力的特征交变应力的特征 疲劳极限:材料经过无数次(1E7)应力循环 而没有发生破坏的最大应力值.提高构件疲劳极限的方法提高构件疲劳极限的方法 应力集中, 热处理, 冷加工mkmaxqqqmqmaxm应力集中系数的定义tk21应力集中系数的值应力集中: 今日作业 复

7、习复习: 例题例题3-1 ,3-2思考思考: 8，9，10习题习题: 3-1,3-2,3-6原创习题：讨论杆件轴向载荷作用下的原创习题：讨论杆件轴向载荷作用下的体积变化与泊松比的关系体积变化与泊松比的关系,建立建立V与与的关的关系系,并计算并计算=0.3，0.5两种情况下的两种情况下的V。预习预习: 第四章第四章 N1-1=F=10KN N2-2=F-Q=10-4=6KN N3-3=F-Q+Q=10KN200200200FFQQ200200200FFQQ(+)(+)(+)XN(KN)10 各段应力各段应力MPaANMPaANMPaAN100100100000601006000010010010

8、0000333222111mmlElmmlElmmlEl1 . 02002000010006. 020020000601 . 020020000100333222111mmllll26. 0321 各段变形各段变形 总变形：总变形：NBNANA NB=2NA NA=75KN = s/ns=240/1.5=160MPa 立柱直径：立柱直径： 螺杆螺杆B的强度：的强度： mmNdA4 .241607500044MParNANBB1192015000022因螺杆中的应力小于许用应力，故螺杆的强度足够因螺杆中的应力小于许用应力，故螺杆的强度足够春天一到，雄知更鸟便忙着在林中寻找可供筑巢、育雏的地盘。在确立地盘后，它就会站在视野良好的枝头上，鼓起红色的胸羽，高歌一曲，以吸引雌知更鸟。雌知更鸟被它的动人歌声所吸引，飞来相伴，于是夫“唱”妇随，共筑爱巢。在这里，雄知更鸟唱歌除了吸引异性外，也有“声