材料力学的基本知识.ppt

§2-2 材料力学的基本知识 二、变形固体极其基本假设 3、变形微小假设 　构件受力后产生弹性变形（卸载后能够恢复的变形），这种变形与原始尺寸相比是微小的，在构件的平衡计算中可以忽略不计。 三、力的分类 按作用方式分： 体积力： 重力、惯性力 表面力：水压力、面接触的力 按分布面积分： 分布力：表面力 集中力：火车车轮对钢轨、支座等 按随时间变化分： 静载荷：不随时间而变化或变化很小 动载荷：随时间而变化 四、内力、截面法和应力的概念 五、杆件变形的基本形式 2、剪切 六、许用应力和安全系数 §2-3 机械零件基本变形形式的强度计算 一、拉伸与压缩强度 例1 电动机的吊环螺钉M12，其小径为10.106mm，已知材料的许用应力 。 问此螺钉最大可以悬挂多重的电动机？ 例2 悬臂吊车如图所示，最大的吊重（包括电动葫芦自重）W = 70kN。已知a=1140mm，b=360mm，c=150mm。斜拉杆C’D为一外径D =60mm、内径d =40mm的无缝钢管，和水平线的夹角 ，材料为Q235低碳钢，取安全系数S=2.0。试校核斜拉杆C’D的强度（当载荷位于梁右端B 处时）。 解 （1）求C’D杆所承受的最大外力 取横梁AB 为研究对象，其受力如图所示，由平面任意力系的平衡方程 (2)求C’D杆的轴力 二力平衡的斜拉杆C’D，其轴力 等于杆端受力，即 二、剪切强度 例3 钢板的厚度 ,其剪切极限应力 ，问要加多大的冲剪力F，才能在钢板上冲出一个直径d=18mm的圆孔。 解 * * 零件 载荷 变形 过载 破坏 零件的承载能力 强度 刚度 稳定性 一、材料力学的基本任务 　在进行静力分析和计算时，构件的微小变形对其结果影响可以忽略不计，因而将构件视为刚体，但是在进行构件的强度、刚度、稳定性计算和分析时，必须考虑构件的变形。 1、材料的均匀连续性假设 2、材料各向同性假设 3、变形微小假设 1、材料的均匀连续性假设 　　即假设固体内部各部分之间的力学性质处处相同。宏观上可以认为固体内的微粒均匀分布，各部分的性质也是均匀的。 　　即假设组成固体的物质毫无空隙地充满固体的几何空间。 2、材料各向同性假设 　　即假设变形固体在各个方向上的力学性质完全相同。具有这种属性的材料称为各向同性材料。铸铁、玻璃、混凝土、钢材等都可以认为是各向同性材料。 理论力学 材料力学 研究物体机械运动一般规律的科学——刚体 研究构件承载能力的一门科学——变形固体 水闸的水压力是表面力 内力 物体内部各部分之间因外力而引起的附加相互作用力，即“附加内力”。 截面法 m m F F 在求内力的截面m-m 处，假想地将杆截为两部分。 取左部分部分作为研究对象。弃去部分对研究对象的作用以截开面上的内力代替，合力为FN 。 m m F （1）截开 m m F F （2）代替 对研究对象列平衡方程 FN = F 式中：FN 为杆件任一横截面 mm上的内力.与杆的轴线重合，即垂直于横截面并通过其形心,称为轴力 （3）平衡 m m F F m m F 垂直于横截面的应力称为正应力，用 表示 应力 作用在单位面积上的内力值。 平均应力 应力 p ? M ? 相切于横截面的应力称为剪应力，用 表示 杆件：纵向尺寸（长度）远比横向尺寸大得多的构件。 1、拉伸或压缩 3、扭转 4、弯曲 许用应力：每种材料所允许使用的应力，用 表示 屈服极限：产生屈服时的最低应力，用 表示 强度极限：使材料拉断前的最大应力，用 表示 塑性材料 脆性材料 S为安全系数，取值由有关工业主管部门来规定。 强度条件 可以解决以下三类问题 1、校核强度 2、设计截面尺寸 3、确定许可载荷 解 1. 求螺钉的横断面积 2. 求允许的载荷 D A B C C′ a) D C′ FD FC′ A B C C′ FAY FAX FC C a b W 代入数据，得 斜拉杆C’D的受力如图所示。根据作用与反作用定律有 (3)校核强度 根据式 和材料力学性能的有关数据，取 ，则拉杆的许用应力为 斜拉杆C’D的横截面积为 所以斜拉杆C’D的强度足够 F F a) F F m n b) F FQ m n c) F d) 强度计算公式 根据实验结果， 与 之间有一定的关系： （对于塑性材料） （