汽车机械基础 第3版 课件 第3章 构件的承载能力分析 .pptx

;目录;;;;;1.了解材料力学的概念；

2.熟悉材料力学的任务；

3.理解内力、外力、应力和应变的定义及求解；

4.掌握杆件变形的基本形式。;理论力学主要研究的是物体的平衡和运动规律，因此将研究对象抽象为刚体。

实际上，任何物体受载荷（外力）作用后都会产生形状和尺寸的变化，称为变形。

物体的变形可分为两种：一种是当载荷去除后能恢复原状的弹性变形；另一种是当载荷去除后不能恢复原状的塑性变形。

工程中绝大多数物体的变形是弹性变形，这样的物体称为弹性体。可变形的物体统称为变形固体。;一、变形固体及基本假设;研究中对变形固体的假设;工程上的各种机械都是由构件组成的。机械工作时，构件会受载荷作用，因此会产生变形，载荷达到一定程度时甚至发生破坏，使机械无法正常工作。;1. 足够的强度

构件抵抗破坏的能力，称为强度。这里的破坏是指构件发生断裂或因产生过度的塑性变形而不能够继续承载。例如传动轴、连杆等不能断裂。

2. 足够的刚度

构件抵抗变形的能力，称为刚度。在某些情况下，构件虽有足够的强度，但若受力后变形过大，即刚度不够，也会影响正常工作。;3、足够的稳定性

构件受载后保持原有平衡形态的能力称为稳定性。对于一些受压力作用的细长直杆，如发动机的连杆，当压力较小时，能保持直线形态的平衡，但当压力增大时，直杆会变弯，即丧失稳定。;体积力：连续分布在构件内部并作用在构件的每一个质点上，如重力、磁力以及由于运动加速度在质点上产生的惯性力都是体积力。

分布力：连续作用于构件表面或某一范围的表面力（接触力），如发动机活塞在运动过程中对汽缸壁的侧压力。

集中力：当表面力（接触力）作用面积远小于构件表面积或沿构件轴线的分布范围远小于构件长度，则可将分布力简化为作用于一点的力，称为集中力。如汽车变速箱中齿轮轴受到齿轮的压力可简化为集中力。

集中力偶：当力偶作用的范围远远小于梁的长度时，可简化为作用于某一截面，称为集中力偶。;外力的分类：按随时间变化情况分类

静载荷：缓慢地由零增加到某一定值后，不再随时间变???，保持不变或变化很不显著的载荷；

动载荷：随时间显著变化或使构件各质点产生明显的加速度的载荷。

交变载荷：随时间作周期性变化的载荷；

冲击载荷：构件运动在瞬时内发生突然变化所引起的载荷。;2、内力及截面法

（1）内力

构件因外力作用发生变形时，其内部各部分之间的相对位置发生变化，从而引起相邻部分的相互作用力称为内力。它是连续作用于截面上的分布力，并随外力的改变而变化。;应用截面法时需注意两点：①外载荷不能沿作用线移动。因为材料力学中研究的对象是变形体，不是刚体，力的可传性不成立；②截面不能切在外力作用点处，要离开或稍微离开作用点。;例1：如图所示，A、B、C点分别作用10kN、40kN、30kN的力，求：1-1截面和2-2截面受到的内力。;(3）平衡：对于一个处于平衡状态的物体，其各部分都应当保持平衡。由此，对留下的部分可建立静力学平衡方程，求解出截面处的内力值。;截面上单位面积所受的内力，用来表示截面上某点受力强弱程度的物理量称为应力，应力的单位为，也称为帕（Pa）。

其中：垂直于截面的分量和切于截面的分量，σ称为正应力，τ称为切应力。;截面的变形既有长度方面的改变也有角度方面的改变。变形的程度用应变来表示。长度方面的变形程度用线应变表示，简称应变。角度方面的变形程度用切应变表示。;1、杆件：长度远大于横向尺寸的构件。

2、杆件变形的基本形式有四种：

拉伸和压缩、剪切、扭转和弯曲。

3、组合变形：两种或两种以上基本变形的组合，称为组合变形。;;1.了解拉伸和压缩、剪切和挤压、扭转、弯曲的概念；

2.熟悉拉伸和压缩、剪切和挤压变形、扭转变形、弯曲变形的特点；

3.理解拉伸和压缩、剪切和挤压、扭转、弯曲变形其横截面上应力的分布规律；

4.理解拉伸和压缩、剪切和挤压、扭转和弯曲变形强度计算的基本方法。;一、拉伸和压缩变形;1、受力特点

作用在杆两端的两个力大小相等、方向相反、作用线与杆的轴线重合。;

;（2）应力

拉伸和压缩时的内力垂直于横截面，所以应力也垂直于横截面，根据应力的定义可知，横截面上的应力为正应力，用σ表示。;材料的力学性能是指材料受外力时，在强度和变形方面表现出的性能，是解决强度、刚度和稳定性问题的依据。需要由试验来测定。;（1）塑性材料的力学性能;屈服阶段（bc段）：当应力超过弹性极限后继续加载，应变增加很快，而应力先下降，然后作微小的波动，在曲线上出现接近水平线的小锯齿形线段。这种应力基本保持不变，而应变显著增加的现象，称为屈服或流动，所对应的应力称为屈服极限或称屈服强度，用