2022年机械设计基础课件第章材料力学.docx

《2022年机械设计基础课件第章材料力学.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年机械设计基础课件第章材料力学.docx（8页珍藏版）》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、精选学习资料 - - - - - - - - - 机械设计基础精品课件_第章 _材料力学 * * 第 2 章 材料力学基础 2.1 材料力学的基本概念 2.1.1 构件的承载才能 1. 构件的承载才能： 为了保证机械或结构在载荷作用下能正常工作,必需要求每个构件都具有足够的承担载荷的才能,简称承载才能； 2. 刚度：把构件抗击变形的才能称为刚度； 3. 稳固性：杆件维护其原有平稳形式的才能称为稳固性； 4. 构件安全工作的三项基本要求：具有足够的强度、刚度和稳固性； 2.1.2 材料力学的任务 材料力学的任务： 为明白决安全性和经济性的冲突,即讨论构件在外力作用下的变形和失效的规律；保证构件名

2、师归纳总结 既安全又经济的前提下, 选用合适的材料,确定合理的截面外形和尺寸；第第 1 页,共 5 页2 章材料力学基础 2.1 材料力学的基本概念 2.1.3 杆件变形的基本形式 一、几个基本概念： 1. 杆：纵向尺寸（长度）远大于横向尺寸的材料,在材料力学上将这类构件称为； 2. 曲杆：杆的轴线为曲线的杆； 3. 直杆：杆的轴线为直线的杆； 4. 等横截面直杆：直杆且各横截面都相等的杆件；二、杆件变形的基本形式（如右图所示）第 2 章材料力学基础 2.2轴向拉伸和压缩 2.2.1拉伸和压缩的概念拉伸压缩 拉伸和压缩受力特点是：作用在杆端的两外力（或外力的合力）大小相等,方向相反,作用线与杆

3、的轴线重合；变形特点：杆件沿轴线方向伸长或缩短；第 2 章材料力学基础 2.2轴向拉伸和压缩 2.2.2 内力和截面法 1. 内力：杆件在外力作用下产生变形, 其内部 的一部分对另一部分的作用称为内力； 2. 轴力：拉压杆- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 上的内力又称轴力； 3. 截面法：将受外力作用的杆件假想地切开来 用以显示内力,并以平稳条件来确定其合力的方法,称为截面法；详细方法如右图所示： （1）截开 沿欲求内力的截面,假想把杆件分 成两部分； （2） 代替 取其中一部分为讨论对象,画出其受力图；在截面上用内力代替移去部分对留 下部分的作用；

4、（3） 平稳 列出平稳方程,确定未知的内力； .FX 0,得 N-F 0 故 N F 第 2 章 材料力学基础 2.2 轴向拉伸和压缩 2.2.2 内力和截面法 4. 轴力符号的规定：拉伸时N为正（ N的指向背离截面）；压缩时 N为负（N的指向朝向截面）； 【例 2.1 】始终杆受外力作用如下图所示,求此杆各段的轴力； 2.2.3拉伸和压缩时横截面上的正应力 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 表示；第 2 章 材料力学基础 2.2轴向拉伸和压缩 2.2.3 拉伸和压缩时横截面上的正应力 . 式中： 横截面上的正应力,

5、 单位 MPa； N横截面上的内力 （轴力）,单位 N； A 横截面的面积,单位 mm2； 的符号规定与轴力相同；拉伸时,N为正, 也为正, 称为拉应力；压缩时 N为负, 也为负, 称为压应力； 【例2.2 】 截面为圆的阶梯形钢杆, 如下图所示, 已知其拉力 P 40kN, d1 40mm, d2 20mm,试运算各段钢杆横截面上的正应力；第 2 章材料力学基础2.2 轴向拉伸和压缩 2.2.4 拉压变形和胡克定律（a）杆件受拉变形（b）杆件受压变形 肯定变形：设等直杆的原长为L1,在轴向拉力（或压力） F 的作用下,变形后的长度为 L1, 以 L 来表示杆沿轴向的伸长（或缩短）量,就有L

6、L1 L, L 称为杆件的肯定变形；相对变形：肯定变形与杆的原长有关,为了排除杆名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 5 页精选学习资料 - - - - - - - - - 件原长度的影响,采纳单位原长度的变形量来度量杆件的变化程度,称为相对变形；用 表示 , 就. L/L （ L1 L）/L 胡克定律：当杆内的轴力 N不超过某一限度时 , 杆的肯定变形L 与轴力 N及杆长 L 成正比 , 与杆的横截面积A 成反比 . 这一关系称为胡克定律 , 即 L.NL/A 引进弹性模量 E, 就有L NL/AE 也可表达为： . E . 此式中胡克定律的又一表达形式,可以表述为：当应力

7、不超过某一 极限时,应力与应变成正比；第 2 章 材料力学基础 2.2 轴向拉伸和压缩 2.2.5 拉伸（压缩）时材料的力学性质图 1. 低碳钢拉伸变形 曲线 图 2. 灰铸铁拉伸变形 曲线 1. 低碳钢拉伸变形过程如图1 所示低碳钢拉伸变形过程如图 1. 所示可分为四个阶段： 弹性阶段 屈服阶段 强化阶段 颈缩阶段 2. 灰铸铁拉伸变形过程如图 2 所示第 2 章 材料力学基础 2.2 轴向拉伸和压缩 2.2.5 拉伸（压缩）时材料的力学性质 低碳钢压缩时的 曲线铸铁压缩时的 曲线从图中可以看出, 低碳钢压缩时的弹性模量与拉伸时相同,但由于塑性材料,所以试件 愈压愈扁,可以产生很大的塑性变形

8、而不破坏,因而没有抗压强度极限；从图中可以看出,铸铁在压缩时其线性阶段不明显,强度极限 b 比拉伸时高 24倍,破坏 突然发生,断口与轴线大致成 45 55 的倾角；由于脆性材料抗压强度高, 宜用于制作承压 构件；第2 章 材料力学基础 2.2 轴向拉伸和压缩 2.2.6 许用应力和安全系数许用应力：在强度运算中,把材料的极限应力除以一个大于 1 的系数 n（称为安全系数）,作为 构件工作时所答应的最大应力,称为材料的许用应力；用 .表示； .s. .s 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 5 页精选学习资料 - - - - - - - - - /n .b. .b /n 式

9、中, n 为安全系数；它反映了构件必要的强度储备；在工程实际中, 静载时塑性材料一般取 n 1.22.5 ；对脆性材料一般取 n 23.5 ； 安全系数也反映了经济与安全之间的冲突关系；取值过大,许用应力过低,造成材料铺张；反之,取值过小,安全得不到保证； 塑性材料一般取屈服点 s 作为极限应力； 脆性材料取强度极限 b 作为极限应力；第 2 章 材料力学基础 2.2 轴向拉伸和压缩 2.2.7 构件在拉伸和压缩时的强度校核 . .N/A. . 利用强度条件可解决工程中的三类强度运算问题： 1. 强度校核 . .N/A. . 2. 挑选截面尺寸 A.N/. 3. 确定许可载荷 N ./A 【例

10、 2.3 】如右图所示为铸造车间吊运铁水包的双套吊钩；吊钩杆部横截面为矩形； b 25mm,h 50mm； 杆部材料的许用应力 . 50MPa ；铁水包自重 8kN, 最多能容 30kN重的铁水；试校核吊杆的强度；第 2 章 材料力学基础 2.3 剪切与挤压 2.3.1剪切 1. 剪切面：在承担剪切的构件中,发生相对错动的截面,称为剪切面； 2.剪切变形的受力特点是：作用于构件两侧面上外力的合力大小相等,方向相反,且作用线相 距很近； 3. 剪切变形的特点是： 构件的两个力作用线之间的部分相对错动； 4. 剪力：在剪切面 m-n 上, 必存在一个大小相等而方向与 F 相反的内力 Q, 称为剪名师归纳总结 力； . Q/A 剪切面上的剪力,单位式第 4 页,共 5 页中： . 切应力,单位MPa； QN；- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - A剪切面积, 单位 mm2； * 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 5 页