《汽车机械基础》中职课件02项目二材料力学基础

1、项目二 材料力学基础 拉伸与压缩2.1剪切与挤压 2.2圆轴的扭转 2.3 平面弯曲2.4 组合变形2.52.1 拉伸与压缩 拉伸和压缩是杆件基本变形中最简单的一种，也是构件中最常发生的变形形式。如发动机中的连杆在工作中发生压缩变形，气缸盖螺栓在工作中发生拉伸变形。 2.1 拉伸与压缩2.1.1 拉伸与压缩的概念2.1.2 拉伸与压缩力2.1.3 拉伸与压缩变形2.1.4 拉伸（压缩）时的强度计算1、拉伸与压缩的概念 构件在外力作用下发生了伸长或缩短变形，这种在外力作用下发生伸长或缩短的变形称为拉伸或压缩。把外力沿轴线方向作用，构件只发生轴线方向的伸长或缩短的变形称作轴向拉伸或轴向压缩。2、拉

2、伸与压缩力（1）内力的概念 拉(压)杆在外力作用下产生变形，内部材料微粒之间的相对位置发生了改变，其相互作用力也发生了改变。这种由外力引起的杆件内部相互作用力的改变量，称为内力。（2）截面法 将杆件用假想截面在要求内力的截面处截开，任取一部分作为研究对象，根据平衡情况确定该截面上内力的形式，并应用静力学平衡方程求出内力的大小和方向。截面法解决决问题的步骤是： 假想沿所要求内力的截面将杆件分成两部分。 任取其中一部分作为研究对象，画出受力图，并用内力代替另一部分。 列平衡方程，求解内力。3、拉伸与压缩变形（1）绝对变形 直杆在轴向载荷作用下，既产生沿轴线方向的变形，也产生垂直于轴线方向的变形。（

3、2）相对变形 相对变形就是单位长度的变形量。把杆件沿轴线方向单位长度的伸长量称为杆件的轴向相对变形或轴向线应变。（3）胡克定律 拉伸或压缩实验表明，大多数工程材料制成的杆件，在弹性变形范围内，其纵向绝对变形 L与轴力N、杆件长度L成正比 ，而与横截面积A成反比。4、拉伸（压缩）时的强度计算 根据强度条件可解决以下三个方面的问题： (1)校核强度 (2)设计截面 (3)确定许可载荷 2.2 剪切与挤压 2.2.1 剪切的概念与实用计算2.2.2 挤压的概念与实用计算1、剪切的概念与实用计算 （1）剪切的概念 在工程实际中，常会有构件受到两组大小相等、方向相反且彼此非常接近的力作用，这时构件会在两

4、组力间的截面处发生相对错动变形，这种变形称为剪切变形。 剪切变形的受力特点是外力大小相等，方向相反，作用线相距很近。变形特点是沿与外力的方向平行的截面发生相对错动。 构件受到剪切力的作用时，在它的剪切面上就要产生沿截面作用的抵抗剪切变形的内力，这个内力称为剪力，（2）剪切应力 构件受到剪切力的作用时，在它的剪切面上就要产生沿截面作用的抵抗剪切变形的内力，这个内力称为剪力。（3）剪切的强度条件 FQ/A 2、挤压的概念与实用计算（1）挤压的概念 挤压变形是两杆件在相互传递压力的接触面上，由于局部受较大的压力，而出现塑性变形的现象压陷、起皱（2）挤压应力 由挤压力引起的应力称为挤压应力。（3）挤压

5、强度的实用计算2.3 圆轴的扭转2.3.1 圆轴扭转的概念2.3.2 圆轴扭转外力偶矩、扭矩 2.3.3 圆轴扭转时的应力 2.3.4 圆轴扭转的强度计算2.3.5 圆轴扭转的刚度计算 1、圆轴扭转的概念 载荷是一对力偶，力偶作用面均垂直杆的轴线，但方向相反，因而产生相同的变形形式，各横截面绕杆轴线发生相对转动，这种变形称为扭转变形。 2、圆轴扭转外力偶矩、扭矩 （1）外力偶矩的计算 （2）圆轴横截面上的内力扭矩、扭矩图 扭矩 扭矩图3、圆轴扭转时的应力 圆轴表面的变形情况： (1)各圆周线绕轴线发生了相对转动，但形状、大小及相互之间的距离均无变化； (2)所有纵向线倾斜了同一微小角度，原来的

6、矩形均变为平行四边形，但纵向线仍近似为直线。4、圆轴扭转的强度计算 max=Tmax/WF5、圆轴扭转时的应力 （1）圆轴扭转变形 把截面间相对转过的角度称为扭转角。（2）扭转刚度条件 为了表示圆轴扭转的变形程度，引入单位长度的变形量，即单位长度的扭转角。2.4 平面弯曲2.4.1 平面弯曲的概念2.4.2 剪力与弯矩2.4.3 纯弯曲时的正应力2.4.4 梁的弯曲强度计算1、平面弯曲的概念（1）平面弯曲的概念 外力垂直于轴线或在轴线的平面内受到力偶的作用，因而发生相同形式的变形轴线由直线弯为曲线，这种变形称为弯曲。（2）梁的基本类型 简支梁 外伸梁 悬臂梁2、剪力与弯矩（1）梁的外力 集中力

7、 集中力偶 分布载荷（2）剪力和弯矩截面法（3）剪力与剪力图、弯矩方程与弯矩图弯矩图可总结为： （1）梁受集中力或集中力偶作用时，弯矩图为直线，并且在集中力作用处，弯矩发生转折；在集中力偶作用处，弯矩发生突变，突变量为集中力偶的大小 。 （2）梁受到均布载荷作用时，弯矩图为抛物线，且抛物线的开口方向与均布载荷的方向一致 。 （3）梁的两端点若无集中力偶作用，则端点处的弯矩为0；若有集中力偶作用时，则弯矩为集中力偶的大小。3、纯弯曲时的正应力（1）纯弯曲的概念 若梁只有弯曲变形，无剪切变形，则这种平面弯曲称为纯弯曲。（2）横截面上应力分布规律 梁发生纯弯曲变形后，所有横截面仍保持平面，只是绕中性

8、轴相对转动，截面上各点伸长处受拉，缩短处受压，其大小与该点到中性轴的距离成正比分布，正应力的分布规律是横截面上各点正应力的大小与该点到中性轴的距离成正比。（3）正应力计算公式 =My/IZ4、梁的弯曲强度计算梁的强度条件只考虑外力作用下梁内产生的最大正应力不能超过材料的弯曲许用应力。即 ： max=Mmax/WZ2.5 组合变形2.5.1 组合变形的概念2.5.2 拉（压）与弯组合变形的 强度计算 2.5.3 弯曲与扭转组合变形的 强度计算 1、组合变形的概念 工程实际中,构件在载荷作用下往往同时产生两种或两种以上的基本变形。这种构件同时发生的两种或两种以上基本变形，称为组合变形。2、拉（压）与弯组合变形的 强度计算 （1）拉（压）与弯组合变形。同时发生拉伸（压缩）和弯曲的变形称为拉（压）-弯组