工程力学(材料力学部分).pptx

第十三章材料力学的基本内容
学****与应该掌握的内容
材料力学的基本知识
基本变形的主要特点
内力计算及内力图
应力计算
二向应力状态及强度理论
强度、刚度设计
材料力学的基本知识
材料力学的研究模型
材料力学研究的物体均为变形固体,简称“构件”;现实中的构件形状大致可简化为四类,即杆、板、壳和块。
杆---长度远大于其他两个方向尺寸的构件。杆的几何形状可用其轴线(截面形心的连线)和垂直于轴线的几何图形(横截面)表示。轴线是直线的杆,称为直杆;轴线是曲线的杆,称为曲杆。各横截面相同的直杆,称为等直杆;
材料力学的主要研究对象就是等直杆。
材料力学的基本知识
变形
构件在载荷作用下,其形状和尺寸发生变化的现象;变形固体的变形通常可分为两种:
弹性变形---载荷解除后变形随之消失的变形
塑性变形---载荷解除后变形不能消失的变形
材料力学研究的主要是弹性变形,并且只限于弹性小变形,即变形量远远小于其自身尺寸的变形
变形固体的基本假设
连续性假设
假设在固体所占有的空间内毫无空隙的充满了物质
均匀性假设
假设材料的力学性能在各处都是相同的。
各向同性假设
假设变形固体各个方向的力学性能都相同
材料力学的基本知识
材料的力学性能
-----指变形固体在力的作用下所表现的力学性能。
构件的承载能力:
强度---构件抵抗破坏的能力
刚度---构件抵抗变形的能力
稳定性---构件保持原有平衡状态的能力
内力的概念
构件在外力作用时,形状和尺寸将发生变化,其内部质点之间的相互作用力也将随之改变,这个因外力作用而引起构件内部相互作用的力,称为附加内力,简称内力。
横截面上内力分析
其中:Mx、My、Mz为主矩在x、y、z轴方向上的分量。
FNx、FQy、FQz为主矢在x、y、z轴方向上的分量。
FNx使杆件延x方向产生轴向拉压变形,称为轴力
FQy,FQz使杆件延y,z方向产生剪切变形,称为剪力
Mx 使杆件绕x轴发生扭转变形,称为扭矩
My、Mz使得杆件分别绕y z轴产生弯曲变形,称为弯矩
利用力系简化原理,截面m-m向形心C点简化后,得到一个主矢和主矩。在空间坐标系中,表示如图
横截面上内力计算--截面法
截面法求内力步骤
将杆件在欲求内力的截面处假想的切开;
取其中任一部分并在截面上画出相应内力;
由平衡条件确定内力大小。
例:左图
左半部分:
∑Fx=0 FP=FN
右半部分:
∑Fx=0 FP,=FN,
例13-1
已知小型压力机机架受力F的作用,如图,试求立柱截面m-n上的内力
解:
1、假想从m-n面将机架截开(如图);
2、取上部,建立如图坐标系,画出内力FN,MZ (方向如图示)。
(水平部分/竖直部分的变形?)
3、由平衡方程得:
∑Fy=0 FP-FN=0 FN=FP
∑Mo=0 Fp · a - Mz=0 Mz =Fp · a
基本变形—(轴向)拉伸、压缩
载荷特点:受轴向力作用
变形特点:各横截面沿轴向做平动
内力特点:内力方向沿轴向,简称轴力FN
轴力正负规定:轴力与截面法向相同为正
FN=P
基本变形---剪切
载荷特点:作用力与截面平行(垂直于轴线)
变形特点:各横截面发生相互错动
内力特点:内力沿截面方向(与轴向垂直),简称剪力FQ
剪力正负规定:左下(右上)为正
左下:指左截面(左半边物体)剪力向下
基本变形---扭转
载荷特点:受绕轴线方向力偶作用(力偶作用面平行于横截面)
变形特点:横截面绕轴线转动
内力:作用面与横截面重合的一个力偶,称为扭矩T
正扭矩的规定:其转向与截面外法向构成右手系
T=M