第11、12章-材料力学的基本概念和杆件拉压.pptVIP

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---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。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。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弹性变形、塑性变形两种。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的力学性能-----指变形固体在力的作用下所表现的力学性能。力学性能的主要表现形式：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。材料力学的任务研究构件的强度、刚度和稳定性，为构件选择适当的材料、确定截面形状和尺寸提供必要的计算方法和实验技术，已达到安全有经济的目的。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：§9-1§9-2§9-2§9-6§9-4§9-5力学性质：在外力作用下材料在变形和破坏方面所表现出的力学性能一试件和实验条件常温、静载§11、12-4工程材料拉压时的力学性能二低碳钢的拉伸明显的四个阶段1、弹性阶段ob比例极限弹性极限2、屈服阶段bc（失去抵抗变形的能力）屈服极限3、强化阶段ce（恢复抵抗变形的能力）强度极限4、局部径缩阶段ef两个塑性指标:断后伸长率断面收缩率为塑性材料为脆性材料低碳钢的为塑性材料三卸载定律及冷作硬化1、弹性范围内卸载、再加载2、过弹性范围卸载、再加载即材料在卸载过程中应力和应变是线形关系，这就是卸载定律。材料的比例极限增高，延伸率降低，称之为冷作硬化或加工硬化。四其它材料拉伸时的力学性质对于没有明显屈服阶段的塑性材料，用名义屈服极限σp0.2来表示。对于脆性材料（铸铁），拉伸时的应力应变曲线为微弯的曲线，没有屈服和径缩现象，试件突然拉断。断后伸长率约为0.5%。为典型的脆性材料。σbt—拉伸强度极限（约为140MPa）。它是衡量脆性材料（铸铁）拉伸的唯一强度指标。一试件和实验条件常温、静载二塑性材料（低碳钢）的压缩屈服极限比例极限弹性极限拉伸与压缩在屈服阶段以前完全相同。E---弹性摸量三脆性材料（铸铁）的压缩脆性材料的抗拉与抗压性质不完全相同压缩时的强度极限远大于拉伸时的强度极限1纵向变形2横向变形实验表明，横向应变与纵向应变之比为一常数ν----称为横向变形系数（泊松比）§11、12-5轴向拉压变形及胡克定理一、轴向变形与纵向变形二、胡克定律实验表明，在比例极限内，杆的轴向变形Δl与外力F及杆长l成正比，与横截面积A成反比。即：引入比例常数E，有：----胡克定律其中：E----弹性模量，单位为Pa;EA----杆的抗拉（压）刚度。胡克定律的另一形式：应用实例4-6、4-71、列出独立的平衡方程超静问题的求解方法（一次超静定问题）：2、变形几何关系3、物理关系4、补充方程5、求解方程组得§11、12-6拉压超静定问题的解法另看应用实例8-9*应力材料力学解决基本变形问题的步骤：内力①强度、刚度效核②截面尺寸设计③许可载荷确定外力变形工程实际问题解决超静定强度条件刚度条件第11、12章材料力学的基本概念与杆件拉压第一节材料力学的基本知识第二节轴向拉压杆的轴力及轴力图第四节工程材料拉压时的力学性能第五节轴向拉压变形及胡克定律第六节拉压超静定问题的解法第三节轴向拉压的应力和强度§11、12-1材料力学的基本知识其中：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