学习的材料力学在生活中的应用

1、优选文档优选文档PAGEPAGE5优选文档PAGE资料力学在生活中的应用大纲：在高新技术的迅速发展的今天，各种土木建筑工程行业的迅速产生及壮大，使得资料力学知识在生活中获取广泛的运用。特别在机械器材的装载和运载过程的相关运用，以及在土木建筑工程中资料的强度、刚度、牢固性等知识获取广泛的运用。以及各种机械元件工作许用应力的确定，机械可运载的最大载荷的确定等。要点词：资料力学、强度、刚度、牢固性、变形、波折、千斤顶在实质生活中，有好多地方都要用到资料力学。生活中机械常用的连接件，如铆钉、键、销钉、螺栓等的变形属于剪切变形，在设计时应主要考虑其剪切应力。汽车的传动轴、转向轴、水轮机的主轴等发生的变形

2、属于扭转变形。火车轴、起重机大梁的变形均属于波折变形。有些杆件在设计时必定同时考虑几个方面的变形，如车床主轴工作时同时发生扭转、波折及压缩三种基本变形；钻床立柱同时发生拉伸与波折两种变形。在生活中我们用的好多包装袋上都会剪出一个小口，其原理就用到了资料力学的应力集中，使里面的食品便于打开。生活中好多构造或构件在工作时，对于波折变形都有必然的要求。一类是要求构件的位移不得高出必然的数值。比方行车大量在起吊重物时，若其波折变形过大，则小车行驶时就要发生振动；若传动轴的波折变形过大，不但会使齿轮很好地啮合，还会使轴颈与轴承产生不均匀的磨损；输送管道的波折变形过大，会影响管道内物料的正常输送，还会出现

3、积液、积淀和法兰结合不密等现象；造纸机的轧辊，若波折变形过大，会生产出来的纸张薄厚不均匀，称为废品。另一类是要求构件能产生足够大的变形。比方车辆钢板弹簧，变形大可减缓车辆所碰到的冲击；又如继电器中的簧片，为了有效地接通和断开电源，在电磁力作用下必定保证触电处有足够大的位移。千斤顶的承载重量可否能够任意大小下面，就以我们常有的机械式千斤顶为例，利用资料力学的知识，解析它的规格参数与强度要求。机械式千斤顶（如图一(a)示），设其丝杠长度为l,有效直径为d，弹性模量E，资料抗压强度为，承载力大小为F，规定牢固安全因数为。FBBlAA图一(a)千斤顶表示图图一(b)千斤顶丝杠简化图第一，计算丝杆柔度，

4、判断千斤顶丝杆为短粗杆，中等柔度杆，还是修长杆。丝杆能够简化为一端固定，另一端自由的压杆（如图一(b)所示），长度因数。圆截面的惯性半径为，可计算柔度，查阅千斤顶这种资料的柔度表，将获取的与之比较，确定千斤顶丝杆的性质（一般千斤顶丝杆为中等柔度杆，但是针对详尽千斤顶，应该详尽解析），最后计算临界力。若是千斤顶丝杆是修长杆，临界力用欧拉公式计算，其中E是丝杆的弹性模量；若是千斤顶丝杆是中等柔度杆，还要查阅丝杆资料数据手册，利用经验公式，其中a，b都是常数，能够从表里查阅到；若是千斤顶的丝杆是短粗杆，它只会发生强度损坏，不会发生失稳。计算所得的是临界力，实质生活中，我们是不能够直接加载到这个力大小

5、的，由于稍微一个小的扰动，也许资料的不均匀，都会使千斤顶失稳，严重的可能造成千斤顶的损坏，也许是支撑物的损坏，也就是我们还要人为加进去一个安全因数（大于1的常数），使加载力，确定好最大的安全加载力后，还要校正一下丝杆的强度，先假设力F作用在圆心处，且与轴线平行，此时只要满足就能够认为加载力安全。考虑实质生活中，千斤顶使用时承载力其实不是集中力，即使将所有的力向圆心处等效，由于力作用面可能不对称，也会产生一个等效的力偶作用，假设等效力大小为，等效力偶为M，受力简图如图二所示。MFAA图二实质千斤顶受力向圆心简化结果此时，千斤顶的丝杠发生拉伸与扭转的组合变形，危险截面在在丝杠边缘上各个地址。从A-

6、A截面截开，在最凑近我们的点处取应力单元体，受力解析如图，其中是压应力，是切应力。图三A-A截面边缘单元体受力情况a是截面的抗扭截面系数，对于千斤顶丝杠来说a，只要给定直径d，截面面积A与截面的抗扭截面系数都是已知量。最后校核这种受力状态下的丝杠强度。若是采用第三强度理论校核，则第一主应力（最大应力），若是采用第四强度理论校核，则第一主应力，选择其中一种校核，若是丝杠的第一主应力，则等效后合力与合力偶满足强度要求，若是不满足这个不等式，则要想法减小，有两个路子，第一，能够减小，经过减小承载力F也许增大丝杠的直径d能够达到减小压应力的要求；第二，能够减小，能够经过合理分布载荷F，使分布载荷对圆心

7、的合力偶尽量小达到要求。从这个实例的谈论中，我们不难得出这样的结论，使用千斤顶时，尽量使载荷对称分布，合理摆放千斤顶的地址，能够有效地提高千斤顶的牢固性，保证千斤顶的安全使用。桥梁桥是一种用来超越阻挡的大型构造物。的确的说是用来将交通路线(如道路、铁路、水道等)也许其他设施(如管道、电缆等)超越天然阻挡(如河流、海峡、峡谷等)或人工阻挡(高速公路、铁路线)的构造物。桥的目的是赞同人、车辆、火车或船舶穿过阻挡。桥能够打横搭着谷河也许海峡两边，又也许起在地上升高，槛过下面的河也许路，让下面交畅达达无阻。解析：若是在安全的前提下，将原来的四个桥墩和三个拱形拉索（如上图）变为三个桥墩和两个拱形拉索(以

8、以下图）。不但能够节约大量的资料，降低成本，而且有雅观。汽车刹车的受力问题：1）、汽车刹车的受力情况。2）、刚体，质心运动，牛顿第三定律。质量为的汽车在水平路面上急刹车，前、后轮均停止转动，前后轮相距，与地面的摩擦系数为，汽车质心离地面高度为，与前抡轴水平距离为，试解析前后轮对地面的压力。解：把汽车模型化为刚体，以此为隔断体。汽车受力和、分别代表重力和地面支持力；因前后轮均停止转动，故和均为滑动摩擦力。依照质心运动定理：在地面上建立直角坐标系，将上试向轴投影：由于滑动摩擦力为：，建立平动的质心系。应用对质心轴的转动定理，得：由上面方程可解出：依照牛顿第三定律，前后轮对地面的压力大小分别为谈论：若汽车静止于水平川面上，则地面对前后抡支撑力为：、但方向朝下。综上计算结果比较可知，刹车时前轮碰到的压力比静止时大，并造成汽车的前倾。汽车加速时则后倾。资料