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第七章 工程力学基础知识7.1 拉深、压缩、和材料的几个基本力学性能7.2 直梁的弯曲7.3 剪切、挤压和扭转7.4 压杆和受外压壳体的稳定性7.5 弹性力学和有限单元法基本知识（1）轴向拉伸和压缩拉伸变细变长压缩变短变粗拉力与压力都是沿杆的轴线方向杆件变形的基本形式轴向拉伸与压缩 剪切与挤压 扭转 弯曲拉伸与压缩扭转弯曲 工程实例杆件变形的基本形式（2）剪切和挤压剪切变形剪切变形挤压变形MejgMeMeMe杆件变形的基本形式（3）扭转（4）弯曲7.1 拉深、压缩和材料几个基本力学性能 工程中所用的材料多种多样，不同的材料受力后所表现的力学性质是不同的。只有掌握了材料的力学性质，才能根据构件的受力特征选择合适的材料。 根据材料的力学性质可分为两大类： 拉断时只有很小的塑性变形称为脆性材料，如玻璃、陶瓷、砖石、铸铁等。 拉断时有较大的塑性变形产生称为塑性材料，如钢材、铜等。dh一、试件与试验仪器 ⒈ 标准试件。拉伸试件压缩试件二、材料拉伸时的力学性质⒈低碳钢拉伸时的力学性质 ⑴低碳钢拉伸的应力--应变曲线(? --? 图)根据低碳钢拉伸时记录下来的拉力P 与变形 关系曲线可得应力--应变曲线(? --? 图)s (MPa)低碳钢压缩应力应变曲线400E(sb)C(ss上)f1(f)低碳钢拉伸应力应变曲线 gD(ss下)(se) BA(sp)200Ey= tgaE=tgaaaeOO1O20.10.2二、材料拉伸时的力学性质二、材料拉伸时的力学性质 ⑵低碳钢拉伸的不同阶段op -- 比例阶段①弹性阶段 (oe段) ?p -- 比例极限 pe -- 曲线阶段?e -- 弹性极限二、材料拉伸时的力学性质 ②屈服(流动）阶段 (e s 段) 1、延伸率:?塑性材料的失效应力:?s 。③强化阶段 (ｓｂ 段) 2、截面收缩率：?A、?ｂ---强度极限B、卸载定律?＜5﹪为脆性材料C、冷作硬化?＞5﹪为塑性材料④颈缩（断裂）阶段?二、材料拉伸时的力学性质⒉ 铸铁拉伸时的力学性质 铸铁拉伸时无比例阶段、屈服阶段、缩颈阶段。 --铸铁拉伸强度极限 （失效应力）三、材料压缩时的力学性质 ⒈低碳钢压缩时的力学性质 低碳钢压缩时的?—?曲线，在屈服阶段之前与拉伸时基本相同，属拉压同性材料。只有在进入强化阶段之后，二者才逐渐分离。三、材料压缩时的力学性质 ⒉ 铸铁压缩时的力学性质?ｂy ---铸铁压缩强度极限； 铸铁压缩时强度极限比拉伸时强度极限大得多，属拉压异性材料；脆性材料抗压不抗拉。?ｂy ?（4 — 6） ?ｂL四 安全系数、容许应力、极限应力 1、容许应力：有明显屈服阶段的塑性材料2、极限应力：无明显屈服阶段的塑性材料脆性材料对没有明显屈服极限的塑性材料，可以将产生0.2%塑性应变时的应力作为屈服指标，并用 δ0.2 来表示3、安全系数：n7.2 直梁的弯曲7.2.1 弯曲的概念、剪力、弯矩7.2.2 梁弯曲时的正应力、截面惯性矩、 抗弯截面模量7.2.3 梁变形曲线的近似微分方程7.2.4 梁弯曲的强度条件7.2.1 弯曲的概念、剪力、弯矩弯曲：直杆的轴线受到通过杆轴线的横向力或力偶的作用下产生的平面弯曲。产生弯曲变形的直杆叫直梁，简称梁。梁上作用的外力通常有三种：集中力,集中力偶,分布载荷 梁的基本形式简支梁：一端固定铰链，另一端活动铰链；外伸梁：简支梁一端或两端伸出支座以外；悬臂梁：一端固定，另一端自由。外力—内力—应力—强度条件和刚度条件 以弯曲为主要变形的构件在工程上称为梁 7.2.1 弯曲的概念、剪力、弯矩7.2.1 弯曲的概念、剪力、弯矩内力图的一些规律： 1、q(x)=0：一段梁上无均布荷载，剪力图为一平行于x轴水平线，弯矩图为一斜直线；2、q(x)=常数：一段梁上有均布荷载，剪力图为一斜直线，弯矩图为一条二次曲线，当均布荷载q(x)向下时，弯矩图凸向上，当均布荷载向上时，曲线凸向下；3、弯矩的极值：若梁的某一截面上的剪力Q(x)=0，则该截面的弯矩为一极值；第四节 弯曲时横截面上的正应力及其分布规律一、纯弯曲的变形特征平面截面假设 :各纵向纤维之间互不挤压中性层，中性轴二、横截面上的正应力 变形几何条件: 物理条件：弹性范围内 静力平衡 横截面对中性轴z的惯性矩，m4称为抗弯截面模量，单位为：cm3。 梁纯弯曲时横截面上的最大正应力的公式为： 横力弯曲横截面翘曲，横向力引起挤压应力平面假设和各纵向纤维不互相挤压不成立均布载荷作用下的矩形截面简支梁，L/h5时，按纯弯曲正应力计算，误差1%。7.3 剪切、挤压和扭转7.3.1 剪切的基本概念7.3.2 挤压的概念7.3.3 剪切的虎克定律7.3.4 圆轴扭转时的强度条件螺栓连接铆钉连接销轴连接7.3.1 剪切的基本概念FF切应力强度条件：常由实验方法确定