材料力学基本概念

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第一章 } 第二章 绪论

第一节 材料力学的任务与研究对象

1、 组成机械与结构的零、构件,统称为构件。构件尺寸与形状的变化称为变形。 2、 变形分为两类:外力解除后能消失的变形成为弹性变形;外力解除后不能消失

的变形,称为塑性变形或残余变形。 3、 在一定外力作用下,构件突然发生不能保持其原有平衡形式的现象,称为失稳。 4、 保证构件正常或安全工作的基本要求:a强度,即抵抗破坏的能力;b刚度,

即抵抗变形的能力;c稳定性,即保持原有平衡形式的能力。

5、 材料力学的研究对象:a一个方向的尺寸远大于其它两个方向的尺寸的构件,

称为杆件;b一个方向的尺寸远小于其它两个方向尺寸的构件,成为板件,平分板件厚度的几何面,称为中面,中面为平面的板件称为板,中面为曲面的板件称为壳。

6、 研究构件在外力作用下的变形、受力与破坏的规律,为合理设计构件提供强度、

刚度和稳定性分析的基本理论与方法。

第二节 @

第三节 材料力学的基本假设

1、 连续性假设:材料无空隙地充满整个构件。 2、 均匀性假设:构件内每一处的力学性能都相同

3、 各向同性假设:构件某一处材料沿各个方向的力学性能相同。 第四节 内力与外力

1、 外力:⑴按作用方式分①表面力②体积力⑵按作

用时间分①动载荷②静载荷 2、 内力:构件内部相连个部分之间有力的作用。 3、 内

力的求法:截面法

4、

5、

力的分类:轴力FN;剪力FS;扭矩MX;弯矩MY,MZ

6、 截

面法求内力的步骤:①用假想截面将杆件切开,得到分离体②对分离体建立平衡方程,求得内力

第五节 应力

1、

K点的应力:p?lim?F;正应力:

?A?0?A??lim?FN?FS;切应力:??lim;p??2??2 ?A?0?A?A?0?A2、 切应力互等定理:在微体的互垂截面上,垂直于截面交线的切应力数值相等,方向均指向或离开交线。

第六节

1、

应变

正应变:??lim?ab。正应变是无量纲量,在

ab?0ab同一点不同方向正应变一般不同。 2、 切应变:??tan?。切应变为无量纲量,切应变

单位为rad。

第七节

第八节

胡克定律

}

1、 2、

第三章

第一节

1、

件轴线 2、 第二节

1、

??E?,E为(杨氏)弹性模量

??G?,剪切胡克定律,G为切变模量

轴向拉压应力与材料的力学性能 引言

杆件受力特点:轴向载荷,即外力或其合力沿杆杆件变形特点:轴向拉伸或压缩 拉压杆的内力、应力分析

2、 轴力符号规定:拉为正,压为负 3、 轴力图(两要素为大小、符号) 4、 拉压杆受力的平面假设:横截面仍保持为平面,

且仍垂直于杆件轴线。即,横截面上没有切应变,正应变沿横截面均匀分布

??5、

FN A材料力学应力分析的基本方法:①几何方程:

??const即变形关系②物理方程:??E?即应力应变关系③静力学方程:

??A?FN即内力构成关系

6、

??FN适用范围:①等截面直杆受轴向载荷(一A般也适用于锥角小于5度的变截面杆)②若轴向载荷沿横截面非均匀分布,则所取截面应远离载荷作用区域 7、 圣维南原理(局部效应原理):力作用于杆端的分

布方式,只影响杆端局部范围的应力分布,影响区的轴向范围约离杆端1—2个杆的横向尺寸 8、 拉压

杆斜截面上的应力:

p??;

FNFN???0cos?A?A/cos????p?cos???0cos2?

,???p?sin??第三节

1、

2、

?02sin2?;??0o,?max??0;??45o,?max?材料拉伸时的力学性能

?02

圆截面试件,标距l=10d或l=5d;矩形截面试件,

\\

标距l?11.3A或l?5.65A 3、

材料拉伸时经过的四个阶段:线弹性阶段,屈服线(弹)性阶段:??E?;变形很小,弹性;?p阶段,硬化阶段,缩颈阶段

4、

为比例极限,?e为弹性极限 5、

屈服阶段:应力几乎不变,变形急剧增大,含弹

性、塑性形变;现象是出现滑移线;?s为屈服极限 6、

硬化阶段:使材料继续变形需要增大应力;?b为

强度极限

7、 缩颈阶段:现象是缩颈、断裂

8、 冷作硬化:预加塑性变形使材料的比例极限或弹

性极限提高的现象(考虑材料卸载再加载的???图) 9、 材料的塑性或延性:材料能经受较大的塑性变形

而不被破坏的能力;延展率:

??10、

11、

?l0?100%,延展率大于5%的材料为l|塑性材料

断面收缩率??A?A1?100%,A1是断裂后断口的A横截面面积 12、

变,?p为弹性形变

第四节

1、

材料拉压力学性能的进一步研究

条件屈服极限?0.2:对于没有明显屈服极限的材

?e为塑性形

料,工程上常以卸载后产生残余应变为%的应力作为屈服强度,叫做名义屈服极限。 2、 脆性材料拉伸的应力

—应变曲线:断口与轴线垂直 3、 塑性材料在压缩时的


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