材料力学.ppt

工程力学使用规范说明?材料力学是以静力学中所学的一些基本知识和基本理论为基础, 研究工程构件(主要是杆件)的强度、刚度和稳定性的学科,它提供了有关研究工程构件的基本理论、计算方法和实验技术,使我们能合理地确定构件的材料、形状、尺寸,以达到安全与经济的设计要求。?一、材料力学的基本任务?材料力学的基本任务就是:通过研究,确保构件在工作时,既能保证安全性又能满足经济性。为此要建立构件强度、刚度和稳定性的理论基础和计算方法,为构件的选材及设计合理的截面形状和尺寸提供依据。?要保证工作安全性,构件必须同时满足以下要求: 第二篇材料力学使用规范说明?(一)强度要求?强度是构件在外力作用下抵抗破坏的能力。在规定的载荷作用下,构件当然不应发生破坏,包括断裂和发生较大的塑性变形。?(二)刚度要求?刚度是构件在外力作用下抵抗变形的能力。在载荷作用下,构件即使有足够的强度,但若变形过大,仍不能正常工作。?(三)稳定性要求?稳定性是构件在外力作用下能保持原有直线平衡状态的能力。承受压力作用的细长杆,如千斤顶的螺杆、内燃机的挺杆等应始终维持原有的直线平衡状态,保证不被压弯。稳定性要求就是指构件在规定的使用条件下不产生丧失稳定性破坏。第二篇材料力学使用规范说明?二、材料力学的研究对象?材料力学所研究的构件都是固体。任何固体在外力作用下都会发生形状和尺寸的改变,即变形。当变形较大时,将直接影响构件的正常工作,这时的变形就不能简单地忽略不计。因此认为,材料力学的研究对象是变形固体。?在工程结构中,固体构件的形状是多种多样的,大致可简化为杆、板、壳、块四类。如果构件的纵向(长度方向)尺寸较横向(垂直于长度方向)尺寸大得多,这样的构件称为杆件。垂直于杆长的截面称为横截面。各横截面形心的连线称为轴线。轴线是直线的杆称为直杆;轴线是曲线的杆称为曲杆。如机器中的传动轴、螺杆,房屋中的梁、柱等均属于杆件。有些构件,如齿轮的轮齿、曲轴的轴颈等, 并不是典型的杆件,但在近似计算和定性分析中也可简化为杆。各横截面都相等的直杆称为等直杆,等直杆是材料力学研究的主要对象。第二篇材料力学使用规范说明?变形固体的性质是很复杂的。为此对变形固体常采用以下基本假设: ?(一)均匀性假设?材料在外力作用下,在强度和刚度方面所表现出的性能称为材料的力学性能。?(二)连续性假设?假设在变形固体所占有的空间内连续不断地充满了物质,物质之间毫无空隙。?(三)各向同性假设?认为材料沿各个方向的力学性质是相同的。具有这种属性的材料称为各向同性材料。第二篇材料力学使用规范说明?(四)小变形假设?构件在外力作用下将发生变形,当外力不超过一定限度时,绝大多数构件在外力撤消后均能恢复原状。这种当外力撤消后能自动恢复的变形称为弹性变形。当外力超过某一限度时,即使撤消外力,也只能有一部分变形可以恢复,还有一部分变形则残留了下来。这种外力撤消后不能消失而残留下来的变形称为塑性变形。?所谓小变形假设,是指构件在外力作用下发生的变形要远远小于构件的原始尺寸,在对构件进行平衡计算与运动分析时,可忽略不计,而仍然按构件的原始尺寸进行分析计算。?综上所述,材料力学是将物体看作均匀、连续、各向同性的小变形固体,并且只限于研究微小的弹性变形的情况。第二篇材料力学使用规范说明?三、杆件的四种基本变形?由于外力在杆件上的作用方式不同,所以杆件产生的变形形式也不相同。归纳起来,杆件变形的基本形式有如下四种: ?(一)杆件的轴向拉伸或压缩变形?当杆件受到一对大小相等、方向相反、作用线与杆件轴线相重合的外力作用时,杆件的长度将沿轴线方向发生伸长或缩短,如图Ⅱ-1 所示。例如,汽车的连杆、起吊重物的钢索、液压油缸的活塞杆等的变形,都属于轴向拉伸或压缩变形。图Ⅱ-1第二篇材料力学使用规范说明?(二)剪切与挤压变形?如图Ⅱ-2a 所示的铆钉连接,当在两个被连接的构件上作用两个大小相等、方向相反、相互平行的外力 F时,铆钉将受到剪切,如图Ⅱ-2b 所示。这类变形表现为受剪杆件的两部分沿外力作用方向发生相对错动。图Ⅱ-2第二篇材料力学使用规范说明?(三)扭转变形?当杆件在垂直于其轴线的作用面内受到两个力偶矩大小相等、转向相反的力偶作用时,杆件在介于这两个力偶作用面之间的各横截面上将绕其轴线产生相对转动。如图Ⅱ-3所示的转轴 AB ,在工作时就会发生扭转变形。图Ⅱ-3第二篇材料力学使用规范说明?(四)弯曲变形?当杆件受到垂直于其轴线的横向力,或在包含杆轴的纵向平面内受到一对大小相等、转向相反的力偶作用时,杆件的轴线将由直线变为曲线,如图Ⅱ-4所示的梁,这种变形即为弯曲变形。火车的轨道、桥式起重机的大梁、各种心轴等的变形都属于弯曲变形。图Ⅱ-4第二篇材料力学