汽车机械基础 卢剑虹 第2章 材料力学基础新

第2章材料力学根底2.1材料力学的基本概念2.2轴向拉伸与压缩2.3剪切与挤压2.4圆轴扭转2.5直梁弯曲2.1材料力学的根本概念2.1.1材料力学的任务2.1.2变形固体与根本假设2.1.3杆件变形的根本形式2.1.1材料力学的任务〔1〕足够的强度构件的强度不够，工作中就会出现过大的塑性变形或断裂等现象，以至于使机器不能正常运行。〔2〕足够的刚度刚度缺乏，构件在工作中就会出现过大的变形，也会影响机器正常工作〔3〕足够的稳定性构件在外力作用下保持原有平衡形态的能力称为稳定性。2.1.2变形固体与根本假设材料力学研究问题时不再把构件视为刚体，而把它们视为受力后会变形的固体，称为变形固体。2.1.3杆件变形的根本形式杆件变形的根本形式主要有以下4种。〔1〕轴向拉伸或压缩变形。〔2〕剪切与挤压变形。〔3〕扭转变形。〔4〕弯曲变形。2.2轴向拉伸与压缩2.2.1拉伸和压缩的概念2.2.2内力与截面法2.2.3拉伸和压缩时截面上的正应力2.2.4拉压变形和胡克定理2.2.5拉伸〔压缩〕时材料的力学性能2.2.6许用应力和平安系数2.2.7构件在拉伸和压缩时的强度校核2.2.1拉伸和压缩的概念 杆件轴向拉伸和压缩时的受力特点是：杆件所受外力的作用线与轴线重合。其变形特点是：杆件沿轴线方向伸长或缩短。2.2.2内力与截面法1．内力杆件在外力作用下产生变形，其内部的一局部对另一局部的作用力称为内力。2．截面法将受外力作用的杆件假想地切开，用以显示内力，并用平衡条件来确定其合力的方法，称为截面法。2.2.3拉伸和压缩时截面上的正应力1．应力构件在外力作用下，单位面积上的内力称为应力。2．正应力垂直于横截面上的应力，称为正应力，用σ表示。2.2.4拉压变形和胡克定理1．拉压变形杆件受拉或受压时，所产生的变形是轴向伸长或缩短，与此同时，杆件的横向尺寸会发生缩小或增大。试验说明，当杆内的轴力N不超过某一限度时，杆的绝对变形L与轴力N及杆长L成正比，与杆的横截面积A成反比，即此外，还与杆的材料性能有关，引进比例常数E，那么有2．胡克定律∝=2.2.5拉伸〔压缩〕时材料的力学性能1．材料拉伸时的力学性能2．材料在压缩时的力学性能2.2.6许用应力和平安系数在强度计算中，把材料的极限应力除以一个大于1的系数n〔称为平安系数〕，作为构件工作时所允许承受的最大应力，称为材料的许用应力，以［σ］表示。2.2.7构件在拉伸和压缩时的强度校核为保证构件平安可靠地正常工作，必须使构件最大工作应力不超过材料的许用应力［σ］，即式〔2.7〕称为拉伸或压缩的强度条件。2.3剪切与挤压2.3.1剪切2.3.2挤压2.3.3剪切和挤压强度条件2.3.4剪切和挤压在生产实践中的应用2.3.1剪切1．剪切的概念2．剪力和切应力2.3.2挤压1．挤压的概念机械中的连接件在受剪切作用的同时，由于连接件和被连接件的接触面上互相压紧而承受较大的挤压力，产生局部压陷变形，以致压溃破坏，这种现象称为挤压。2．挤压应力挤压作用引起的应力称为挤压应力，用符号σB表示。2.3.3剪切和挤压强度条件2.4圆轴扭转2.4.1扭转的概念2.4.2外力偶矩的计算2.4.3扭矩与扭矩图2.4.4圆轴扭转时的应力2.4.5圆轴扭转的强度计算2.4.6提高轴抗扭能力的方法2.4.1扭转的概念杆件的扭转有以下两个特点。〔1〕受力特点：在垂直于杆件轴线的平面内，作用着一对大小相等、方向相反的力偶。〔2〕变形特点：各横截面绕轴线发生相对转动。2.4.2外力偶矩的计算2.4.3扭矩与扭矩图2.4.4圆轴扭转时的应力2.4.5圆轴扭转的强度计算为保证圆轴正常工作，应使危险截面上最大工作切应力τmax不超过材料的许用切应力［τ］，即圆轴扭转的强度条件为2.4.6提高轴抗扭能力的方法实践证明，轴的强度越高，抗扭能力越强。由扭转强度条件2.5直梁弯曲2.5.1概述2.5.2剪力和弯矩2.5.3弯矩方程与弯矩图2.5.4纯弯曲时的正应力2.5.5梁的弯曲强度计算2.5.6提高梁的弯曲强度的途径2.5.1概述1．弯曲的概念变形的共同特点是，杆件的轴线由直线变成曲线，这种变形称为弯曲。2．平面弯曲3．粱的根本形式2.5.2剪力和弯矩2.5.3弯矩方程与弯矩图1．弯矩方程如果沿梁轴方向选取横坐标x表示横截面的位置，纵坐标y表示横截面上对应的弯矩M，那么梁上各截面的弯矩都可表示M

=

M(x)，这个函数关系式称为弯矩方程。2．弯矩图把M随截面位置的变化规律用图线在坐标上表示出来，所得的