材力设计
木材力学性能与结构设计考核试卷
4.分析在木结构设计中，连接方式的选择对于结构整体性能的影响，并给出在选择连接方式时应考虑的因素。
（）
标准答案
一、单项选择题
1. B
2. C
3. B
4. A
5. D
6. C
7. A
8. C
9. D
10. A
11. D
12. D
13. C
14. D
15. A
16. B
17. A
18. D
19. D
A.木材含水率
B.木材种类
C.结构形式
D.连接方式
9.下列哪种方法不能有效提高木材的耐久性？（）
A.热处理
B.防腐处理
C.涂层处理
D.增加木材含水率
10.木材的弹性模量是指其？（）
A.在弹性范围内，应力与应变的比值
B.在弹性范围内，应力与应变的比例
C.在塑性范围内，应力与应变的比值
D.在塑性范围内，应力与应变的比例
10.榫卯结构在木结构中主要用于承受剪切力。（）
五、主观题（本题共4小题，每题5分，共20分）
1.请简述木材含水率对其力学性能的影响，并说明在结构设计中如何考虑这一因素。
（）
2.描述木材的纹理方向对抗拉、抗压、抗弯和剪切强度的影响，并举例说明在结构设计中如何利用这些特性。
（）
3.讨论木材的耐久性对于木结构设计的重要性，并列举提高木材耐久性的常见措施。
14.木材的压缩强度与以下哪个因素无关？（）
A.含水率
B.木材密度
C.纹理方向
D.温度
15.在木材结构设计中，以下哪种结构形式抗弯性能较好？（）
A.桁架结构
B.框架结构
C.悬臂梁结构
材料力学材力基本概念
判断下列简化在什么情形下是正确 的，什么情形下是不正确的？
F F
A
C
B
A
C
B
F
00
A
C
B
F M
A
C
B
28
2. 内力是附加内力的主矢分量和主矩分 量，它由外力引起，与变形有关，应满 足平衡方程。
3. 计算内力的基本方法为截面法，其原 理为局部平衡，应逐步习惯用截面法计 算内力。（截、取、代、平）
2、变形 Deformation
物体的尺寸改变、形状改变统称为变形
如何客观的度量各点处的变形程度呢？
3、应变 Strain
线应变 (linear strain) ε 一点在某方向上尺寸改变程度的描述。
切应变 (shearing strain) γ 过一点两个互相垂直截面的角度改变。
σx dx
x
x
σx
材料力学材力基本概念
上节回顾
材料力学的任务
等直杆的强度条件、刚度条件、稳定性条件 解决结构设计安全可靠与经济合理的矛盾
材料力学的基本假设
1. 连续性假设——采用函数描述（数学保证） 2. 均匀性假设 材料性质简化为常数（力学、物理保证） 3. 各向同性假设 4. 小变形假设——线性方程便于分析计算
My
截（某处F）3 、
FQz FN 取（简便）、
Mz
T
FQy
代（合力F4）、 平（力系平衡）
内力截面法练习题
2kN·m 3kN·m
1
2
1
2
D
mm
1kN
A
机械结构设计中的受力分析
机械结构设计中的受力分析机械结构设计是机械工程领域内的一个重要分支，在虚拟仿真技术的支持下，越来越多的机械工程师开始重视这个领域。
受力分析是机械结构设计的重要环节之一。
机械结构在工作过程中承受着各种不同的力，如拉力、压力、剪力和弯矩等。
了解机械结构在不同受力状态下的性能表现是机械工程师进行设计优化的关键，下面将从材料力学、力学和计算机仿真三个方面来详细阐述机械结构设计中的受力分析。
一、材料力学材料力学是机械结构设计中的基础内容，主要包括材料的力学特性及其在不同受力状态下的表现。
在机械结构设计中，材料的选择非常重要，一个好的机械结构需要选用适合的材料。
材料选择需要考虑多个因素，如受力性能、成本、加工性能等。
一般来说，材料的受力性能取决于其杨氏模量、屈服强度和断裂韧性等参数。
杨氏模量是衡量材料弹性能力的重要参数，可理解为材料在受力时的刚度。
在机械结构设计中，强度往往是首要考虑的因素，然而杨氏模量也同样重要，决定着结构的整体刚度。
可以通过拉伸实验测算杨氏模量。
屈服强度是材料最大可承受的破坏性质，也是衡量材料受力极限的一个指标。
在力学中，常采用应力-应变曲线来描述材料受力时的表现。
屈服强度对材料的设计承载能力以及结构的可靠性都有很大影响。
断裂韧性是材料对破坏的抵抗能力，即在材料受力过程中，材料被拉伸或压缩到断裂之前，所吸收的能量。
断裂韧性对于材料受力状态的抵抗能力以及结构的缺陷容忍能力都有很大影响。
在机械结构的材料选择过程中，需要考虑到不同的受力状态，如拉力、压力、弯矩等，才能做出最优的选择。
二、力学分析在机械结构设计中，力学分析是非常重要的环节。
力学分析的目的是确定机械结构在不同受力状态下的性能表现，基于这些性能表现进行进一步的优化。
常用的力学分析方法有静力学分析、模态分析和动力学分析等。
静力学分析主要是对机械结构在静止状态下的受力情况进行分析，包括计算机械结构的应力、变形和位移等参数。
该分析方法对于机械结构的初步设计非常重要，可以帮助工程师找出机械结构的疲劳点和弱点，为后续的优化提供依据。
材料本构模型通俗详解
材料本构模型通俗详解1.引言材料本构模型是材料力学领域中的重要概念，它描述了材料的力学行为与外力之间的关系。
本文将以通俗易懂的方式解释材料本构模型的基本原理和应用，并介绍几种常见的本构模型。
2.本构模型的基本概念材料本构模型是描述材料力学性质的数学模型，它通过建立材料应力与应变之间的关系来描述材料的变形和破坏行为。
本构模型通常基于一定的假设和实验数据，用于预测材料在受力下的力学响应。
3.本构模型的分类根据材料力学性质的不同，本构模型可以分为线性和非线性两大类。
3.1线性本构模型线性本构模型假设材料的力学性质满足线性关系，即应力与应变之间成正比。
在线性本构模型中，应力与应变之间的关系可以用线性方程来描述。
3.2非线性本构模型非线性本构模型认为材料的力学性质不满足线性关系，即应力与应变之间不成正比。
在非线性本构模型中，应力与应变之间的关系可以用非线性方程来描述。
4.常见的本构模型在工程实践中，有几种常见的本构模型被广泛使用。
4.1胡克弹性模型胡克弹性模型是最简单的线性本构模型之一，它假设材料在小应变下呈线性弹性行为。
胡克弹性模型使用胡克定律描述应力与应变之间的关系，即应力和应变成正比。
4.2上对流本构模型上对流本构模型是用于描述塑性变形的非线性本构模型之一，它假设材料在应变过程中会发生塑性变形。
上对流本构模型使用一系列方程来描述应力与应变之间的关系。
4.3麦克斯韦本构模型麦克斯韦本构模型是一种常见的线性本构模型，它假设材料在受力过程中会发生线性弹性和线性粘弹性的行为。
麦克斯韦本构模型使用多个胡克定律描述应力与应变之间的关系。
5.应用示例材料本构模型在工程实践中有广泛的应用。
下面以弹性体变形为例，介绍材料本构模型的应用过程。
5.1弹性体力学建模在弹性体力学中，胡克弹性模型被广泛应用于描述材料的弹性行为。
通过测量材料的力学性质，可以确定胡克弹性模型的参数，并用于预测材料在受力下的变形行为。
5.2破坏力学分析非线性本构模型常用于破坏力学分析中。
第2、3章受力和材力
y
δ
低碳钢拉伸时的应力-应变曲线
15
高碳钢的应力-应变曲线中 没有明显的屈服台阶，工程中 取0.85σb作为条件屈服强度。 σb是国家标准规定的极限抗拉 强度。
（2）抗压强度
高碳钢拉伸时的应力-应变曲线
低碳钢压缩时的应力-应变曲线
16
2、变形性能 （1）弹性模量Es 钢的 ES=2.06×105N/㎜2 （2）剪切模量G （3）钢材的塑性性能：
8
桁架的形式
9
重庆嘉陵江大桥 几种桁架实例
国家奥林匹克体育馆—主桁架
10
2.2.2结构构件的受力状态 有受弯构件、受压构件、受拉构件、受扭 构件以及复合受力构件等。
.
受压柱
(a)雨蓬梁 (b)折线梁 (c)框架边梁 (d)吊车梁 受扭构件
11
本章重点
1、作用的分类 2、什么是荷载的标准值 3、从哪里可查到荷载的标准值 4、荷载的标准值的符号
1）伸长率—δ
它是钢材塑性性能的主要指标。 2）冷弯性能—弯转角度α 越大，塑性性能越好。 3）焊接性 4）冲击韧性—是判断钢材承受 动力荷载作用时是否出现脆性破 坏的主要指标。
冲击试验
17
本章重点
钢材以什么作为其抗拉强度
钢材的塑性性能指标包含哪些
18
3
（3）雪荷载和屋面均布活荷载 1）雪荷载
Sk=μrSO
2)屋面均布活荷载 P34表2.1.4 （4）风荷载 风荷载有压力和吸力 风荷载的大小主要与建筑物的体型和高度有关
4
5
风载
7
2.2 建筑结构构件及其受力状态 2.2.1 建筑结构基本构件 承重构件、非承重构件 建筑结构基本构件有： 板、梁、柱、墙、桁架
材力 第2章剪切
连接件的强度计算
*其它连接件的实用计算方法 胶粘缝的计算 F 不同的粘接方式
F
F
F
F
[ ]
F
[ ] [ ]
[ ]
本章基本要求
1. 掌握剪切变形的特点
2.
3.
掌握剪切实用计算
掌握挤压实用计算
*关键：剪切面、挤压面的确定及计算；
由静力平衡求剪力、挤压力。
d
2.铆钉的剪切强度
FQ
b
a
4F 2F 2 2 A 2πd πd 2 50 103 2 π 0.017 110 106 110MPa [ ]
3.板和铆钉的挤压强度 Fbs F 50 103 bs 147 106 147MPa [ bs ] Abs 2d 2 0.017 0.01 结论：强度足够。
6
d
3
F 785 10 300 10 236 10 N
例2-2: 两块矩形截面木杆用两块钢板连接如图
所 示 ， F=60kN ， 木 材 顺 纹 剪 切 许 用 应 力 为
[]=1MPa ，木板截面宽度 b=0.15m ，试求接头 的长度L。 F
L L
F b
h
解:取左段木杆为分析对象，因为对称，钢板对木杆 的作用为 S1=S2=S，由平衡方程易得 :S = F/2 11面为受剪面(受剪面总是平行于引起剪切的外力)
F , A lb
FQ
Fbs F bs Abs cb
4F s dh
为充分利 用材料，剪应 力和挤压应力 应满足
bs 2
F 4F 2 2 dh d
d
材力-05-剪切与挤压
试由键的强度确定载荷P值。 T
解：1.求键的剪力,挤压力 (研究键与轴的组合)
M
M
MO
0, M
10T
0，(剪力）T
M ，M 10
Байду номын сангаас 10T
20
2.研究整体求T, P间的关系
MO 0，-M 600P 0，M 600P
与式M 10T联立得：T 60P（T，P关系） 5
(1).满足拉伸强度条件时的许可载荷F1
由 N 得：
A
A
d 4
2
, 轴力N
=F1
D
F1 N A d 2
4 37.68 kN
be 挤压面 d
h 剪切面
可能的破坏形式之一
F1
(2).满足剪切强度条件时的许可载荷F2
剪切面积 A dh,剪力Q F2
由剪切强度条件得:
F2 Q A dh
20
0
由挤压强度条件确定P
P=292 N
be
Pbe Abe
60P 87.5 109
220 106
得 : P 320 N
5
5
600 2.5 2.5
35
例3:钢板接头，板厚t=10 mm，宽度b=120 mm，铆钉直径d=20 mm，P=160 kN，板和铆钉材料相同，许用切应力[τ]140 MPa， 许用正应力[σ]=160 MPa，许用挤压应力[σbe]=320 MPa。试求所 需铆钉的数目；并校核钢板的抗拉强度。
例4： 螺杆受力如图，D=32 mm，d=20 mm，h=12 mm，拉杆材
料的许用正应力[σ]=120 MPa，许用切应力[τ]=70 MPa，许用挤
材料力学中的本构模型与模拟
材料力学中的本构模型与模拟材料力学是研究材料物理特性的一门学科，它涵盖了机械性能、热性能、电学性能、光学性能等多个方面。
其中，机械性能是材料力学中最为重要的研究领域之一，而本构模型与模拟则是机械性能研究的核心。
一、本构模型本构模型是指用数学方法描述材料在外界作用下力学响应的模型。
其基本假设是材料各向同性、线弹性和小变形假设，也就是说，材料的物理性质与方向无关，它的应力应变关系在小变形范围内是线性的。
常见的本构模型包括胡克弹性模型、泊松模型、拉梅模型、比舍尔模型等。
胡克弹性模型是最简单的本构模型，它描述材料在受力时的弹性行为，即外力作用后，材料产生弹性应变，撤去外力时恢复原状。
泊松比是材料力学中的一个重要参数，描述了材料在受力时的横向收缩程度，泊松模型则是基于这一参数来描述材料的弹性行为。
拉梅模型则是一种更为复杂的本构模型，它除了考虑材料的弹性性质外，还考虑了其塑性变形行为。
二、柔性机器人本构模型不仅在材料力学领域有广泛应用，在机器人技术中也有重要地位。
恰恰是因为材料的各向同性性质，使得材料可以在多个方向上承受和反作用力。
基于这一性质，研究者们开发了柔性机器人，这种机器人能够利用其主体部件的柔软度，在特定场景下具有较好的适应性和操作性。
柔性机器人的本质是由一系列柔性材料构成的机械系统，其机身类似于柔软的腕带，可以在不同方向上伸缩和弯曲。
该设计理念为机器人应用带来了无限可能，其广泛应用于医疗、教育、服务机器人等领域中。
三、模拟模拟是材料力学领域中一项重要的应用，模拟软件能够通过数学计算模拟材料的各种物理行为，包括应力、应变、破裂、塑性变形等等。
与传统试验方法相比，模拟软件具有计算速度快、误差小、安全便捷等优点。
常见的材料力学模拟软件包括ABAQUS、ANSYS、LS-DYNA 等，这些软件能够通过数学计算，准确预测材料在不同应力载荷下的机械响应。
一些新兴的应用领域，例如高强度材料、纳米材料、仿生材料等，正是依靠模拟技术与本构模型的建立和应用，让我们逐渐探索材料的各种性质。
材料本构模型
材料本构模型材料本构模型是材料力学研究中的一个重要概念，它描述了材料在外力作用下的变形和应力响应规律。
本构模型是通过实验和理论分析得到的，可以帮助工程师和科研人员更好地理解材料的性能和行为，从而指导工程设计和材料选择。
本文将介绍材料本构模型的基本概念、常见类型和应用。
材料本构模型的基本概念。
材料本构模型是描述材料应力和应变关系的数学模型，它可以用数学方程或图表形式表示。
在材料力学中，通常将材料的本构行为分为弹性、塑性、黏弹性等不同类型，每种类型都有相应的本构模型。
这些模型可以帮助我们理解材料在不同应力条件下的行为，比如弹性模型可以描述材料在受力后能够完全恢复原状的性质，而塑性模型则描述了材料在受力后会发生永久变形的性质。
常见的材料本构模型。
在材料力学中，有许多常见的本构模型，比如胡克定律、线性弹性模型、非线性弹性模型、塑性本构模型等。
其中，胡克定律描述了弹性材料在受力时应力与应变成正比的关系，是最简单的弹性本构模型。
而线性弹性模型则是在胡克定律的基础上引入了泊松比等参数，可以更准确地描述材料的弹性行为。
非线性弹性模型则适用于一些特殊材料，比如橡胶和软组织，它可以描述这些材料在受力后呈现非线性的应力-应变关系。
塑性本构模型则用于描述金属和塑料等材料的塑性行为，可以帮助我们理解材料在受力后的变形和强度变化规律。
材料本构模型的应用。
材料本构模型在工程设计和材料科学研究中有着广泛的应用。
首先，它可以帮助工程师预测材料在受力时的行为，指导工程设计和结构优化。
比如在航空航天领域，工程师需要对飞机结构和材料进行强度分析，这就需要使用材料本构模型来预测材料在不同载荷下的性能。
其次，材料本构模型也可以帮助科研人员深入理解材料的本质和行为规律，为材料设计和合成提供理论指导。
例如，在新材料研究领域，科研人员可以通过建立材料本构模型来预测新材料的性能，并指导材料合成和工艺优化。
总结。
材料本构模型是材料力学研究中的重要概念，它可以帮助我们理解材料在受力时的行为规律，指导工程设计和材料科学研究。
金属幕墙铝板受力设计和结构改进技术措施探讨
金属幕墙铝板受力设计和结构改进技术措施探讨金属幕墙是建筑外立面的一种常见装饰材料，由于其良好的耐候性、优美的外观和较轻的重量，被广泛应用于商业建筑、办公楼和高档住宅等建筑中。
而金属幕墙铝板作为其主要构成材料之一，其受力设计和结构改进技术对于整个幕墙系统的稳定性和耐久性至关重要。
本文将对金属幕墙铝板受力设计和结构改进技术措施进行探讨，为幕墙工程设计和应用提供一定的参考和指导。
一、金属幕墙铝板受力设计1.1 铝板材料强度计算在金属幕墙铝板的受力设计中，首先需要进行铝板材料强度计算。
铝板材料通常采用的是铝合金材料，其强度主要取决于合金成分、热处理状态和板材厚度等因素。
在设计中需要根据实际情况对铝板材料的强度进行计算，以满足受力要求。
1.2 铝板连接方式设计金属幕墙铝板在安装时需要进行连接，连接方式的设计对于铝板的受力和稳定性有着重要影响。
常见的连接方式包括搭接连接、焊接连接和螺栓连接等，需要根据实际情况进行合理的选择和设计，以确保连接的稳固和受力的合理传递。
1.3 铝板受力分析金属幕墙铝板在使用过程中会受到风荷载、自重荷载和温度变化等多种受力作用，需要进行全面的受力分析。
通过有限元分析等手段，对铝板的受力情况进行计算和分析，以确定其结构的合理性和稳定性。
铝板的厚度对于其受力性能有着直接的影响，需要根据实际荷载和受力情况进行合理的厚度设计。
过大的厚度会增加成本和重量，过小的厚度会影响受力性能，因此需要进行综合考虑和设计。
1.5 铝板表面处理铝板在受力设计中还需要考虑其表面处理方式，包括防腐蚀处理、表面涂层和色彩选择等。
通过合理的表面处理，可以提高铝板的耐候性和美观性，延长其使用寿命。
二、结构改进技术措施金属幕墙铝板在连接结构上存在一些常见的问题，比如连接处易受到应力集中、连接方式复杂和维护困难等。
因此需要对连接结构进行改进，采用简化的连接方式和优化的结构设计，以提高连接的可靠性和维护性。
2.2 增加铝板支撑结构金属幕墙铝板在大风荷载和地震作用下容易发生变形和破坏，因此需要增加支撑结构对其进行支撑和加固。
设计力学知识点总结归纳
设计力学知识点总结归纳设计力学是机械工程领域中的重要学科，它研究物体的力学行为和结构的强度。
在设计过程中，掌握设计力学知识是至关重要的。
本文将对设计力学的相关知识进行总结归纳，帮助读者加深对这一领域的理解。
材料力学材料力学是设计力学的基础，它研究物质的力学行为。
了解材料的应力-应变关系对设计者来说至关重要。
材料的应力指材料内部的分子间相互作用力大小与方向，等于单位面积的力；应变指材料的变形程度。
应力和应变之间的关系可以通过应力-应变曲线表示。
在设计过程中，需要了解材料的弹性力学和塑性力学性质。
弹性力学涉及材料在给定应力作用下的弹性变形，以及恢复原状的能力。
塑性力学则研究材料的塑性变形，即超过弹性极限后的可持续变形。
设计者需要根据材料的力学性质来选择合适的材料，确保设计的可靠性和安全性。
静力学静力学是研究物体静止或平衡状态的力学分支。
静力学提供了确定物体平衡条件的方法，设计者可以利用这些方法进行结构的稳定性分析。
在静力学中，平衡条件是指物体所受的合力和合力矩都为零。
设计者需要了解物体的受力分析和力的合成原理。
受力分析可以帮助设计者确定物体受力的大小和方向，从而分析结构受力情况。
力的合成原理可以帮助设计者将多个力合成为一个等效力，简化受力分析过程。
动力学动力学研究物体在受力作用下的运动规律。
在设计过程中，了解物体的运动状态和响应对于设计者来说是至关重要的。
设计者需要考虑结构的动态响应，以确保结构在受到外部力的作用下保持稳定。
动力学涉及质点运动学和刚体动力学。
质点运动学研究物体的位置、速度和加速度之间的关系。
刚体动力学则研究刚体的运动规律和受力分析。
设计者可以利用运动学和动力学知识来分析结构受力和变形情况，从而优化设计。
结构力学结构力学是研究物体结构的强度和刚度的学科。
在设计过程中，了解结构力学知识可以帮助设计者选择合适的结构形式和尺寸，以满足设计要求。
结构力学涉及结构的静力学和动力学分析。
静力学分析可以确定结构所受的静力和力矩大小和方向，从而评估结构的稳定性。
国家标准增材制造 设计 要求、指南和建议
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金属幕墙铝板受力设计和结构改进技术措施探讨
金属幕墙铝板受力设计和结构改进技术措施探讨金属幕墙是指利用金属材料作为幕墙的装饰表面材料，主要包括铝板、铝塑板、铜板等。
金属幕墙具有质轻、防火、防腐等特点，被广泛应用于建筑幕墙装饰中。
铝板作为金属幕墙的主要材料之一，受到了广泛的关注和应用。
随着建筑结构的日益复杂和建筑幕墙的要求不断提高，金属幕墙铝板受力设计和结构改进技术成为了亟待解决的问题。
本文将从铝板受力设计和结构改进技术两个方面进行探讨，以期为金属幕墙铝板的应用提供一些参考和借鉴。
一、铝板受力设计技术1. 铝板受力设计原理铝板作为金属幕墙的主要装饰材料，其受力设计是十分重要的。
需要考虑到铝板受力特点，包括受力方向、受力面积、受力传递途径等。
需要结合建筑幕墙的具体结构和材料特性进行受力分析，根据受力分析结果进行合理的受力设计。
需要考虑到铝板的安装和固定方式，确保其在使用过程中不会发生变形或脱落。
目前，铝板的受力设计方法主要包括静力分析和有限元分析两种。
静力分析是利用静力学原理对铝板受力进行分析，通常适用于简单的受力情况。
而有限元分析则是利用有限元方法对铝板受力进行模拟，并得出相应的受力分布和应力分布，适用于复杂的受力情况。
还可以采用现场试验的方法对铝板受力进行测试和验证，以确保其受力设计的准确性和可靠性。
在进行铝板受力设计时，需要考虑到一些关键的设计参数，包括铝板的厚度、强度、刚度等。
铝板的厚度是决定其承受力的重要参数，通常要根据具体的受力情况进行合理的选择。
铝板的表面处理也是影响其受力性能的重要因素，可以采用氟碳喷涂、阳极氧化等方法来提高铝板的耐腐蚀性和抗风压性。
二、结构改进技术措施1. 结构改进原则为了提高金属幕墙铝板的受力性能，可以采取一些结构改进技术措施。
需要从结构设计上进行改进，包括增加支撑系统、优化连接方式等。
可以从材料选用上进行改进，选择一些高强度、轻质的新型材料来替代传统的铝板材料。
还可以从施工工艺上进行改进，采用先进的焊接、固定技术，提高铝板的安装质量和稳定性。
立体构成面材
面材形成的方式
（2）挖切法
指挖切掉面材的局部定量，形成空洞。对不完全挖切 的部分，可作向上、下、左、右或翻转等处理，形成 多个空间层次的空间。
面材形成的方式
（3）挖切法
指挖切掉面材的局部定量，形成空洞。对不完全挖切 的部分，可作向上、下、左、右或翻转等处理，形成 多个空间层次的空间。
面材形成的方式
5、薄壳面材 面材切割口的缺省量决定了薄壳面材的突起高
低与粗细。
薄壳面材
面材形成的方式
6、肌理
指附加在面材表 面的某种形体或 雕刻的某种形态 洞孔。有关立体 的肌理都来自面 材的处理。
形成肌理的方法 很多，要发挥自 己的创造性，寻 求新的肌理表现。
面材形成的方式
平面构成中的视觉肌理在立体构成中转化为直觉 的触觉肌理。除了要关注人为制造的肌理效果外， 更要关注材质本身的肌理效果。
于折曲翻卷时对余量的需要。 切割对面材而言是一种破坏，但有破才有立，破
了平面，形成了立体。
面材形成的方式
（1）切折法 指在切割后再附加折叠的方法。由于面材
被切开，极大扩展了折曲的范围，而且切 口越多，变化越复杂
面材形成的方式
（1）切折法
面材形成的方式
（1）切折法
面材形成的方式
（1）切折法
放射连接
面材的组合形式
点连接
面材的组合形式
面连接
面连接
作业
用折ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ、切割、肌理、组合的方法各做一 件面材的立体构成设计，材质不限。
面材形成的方式
无切口折曲有以下方法 （1）单向折 （2）对向折 （3）变向折 （4）等距折 （5）变距折 （6）中心折 （7）弧线折
各种折曲法
材力计算(题目)
题E-101分析计算题E10105105．图示三角形构架ABC用于吊重物W，钢杆AB两端用销钉连接。
构件BC为工字钢梁，钢梁固定端C处用四个螺栓与墙上预埋件相连接，试绘出构架ABC的受力图，并分析三角构架中的杆AB和BC分别产生什么变形？E10205305．图示两等直杆受自重作用，杆的容重为γ，横截面面积分别为1A和2A12()A A<，杆长均为L。
试分析它们的轴力是否相等？两杆的轴力图是否都为一矩形？E10305305．图示直杆BD，其横截面积为A，容重为γ，杆件中央C处插有一销轴，轴的两端支承在支架上，试分析杆BD的轴力，并绘出其轴力图。
图E-103 图E-104E10405103．拔河比赛时每队四个队员，这八个人加给绳子的力分别为10.4F kN=，20.3F kN=，30.2F kN=，40.35F kN=，50.3F kN=，60.3F kN=，70.2F kN=，80.45F kN=，试画出绳子的轴力图。
E10505103．试画出图E-105所示直杆的轴力图，已知116F kN=，210F kN=，320F kN=。
图E-105 图E-106E10605103．试求出杆件在图E-106所示外力作用下截面1－1、2－2、3－3的轴力，并绘出轴力图。
E10705103．试求出杆件在图E-107所示外力作用下截面1－1、2－2、3－3的轴力，并绘出轴力图。
题E-102图E-107 图E-108E10805103．求变截面杆在图示外力作用下截面1－1、2－2、3－3的轴力，并绘出轴力图。
E10905105．图示中段开槽的直杆，承受轴向载荷F ＝20kN 的作用，已知h ＝25mm ，0h ＝10mm ，b ＝20mm 。
试求杆内最大正应力。
图E-109E11005105．正方形截面杆上有图示切槽，已知a ＝30mm ，b ＝10mm ，F ＝30kN ，试求：（1）绘制出杆的轴力图；（2）计算杆内各指定横截面上的正应力。
浅析综合材料设计
浅析综合材料设计综合材料设计是一门涵盖了多个学科领域的新兴研究方向，它将材料科学、化学工程、机械工程等领域的知识融合在一起，利用这些知识来设计和开发新型的材料，以满足不同领域的需求。
综合材料设计的核心是通过合理地组合不同材料的优势，克服单一材料的局限性，从而获得具有优越性能的新材料。
随着科技的不断发展，综合材料设计的研究也在不断深入，逐渐应用到航空航天、生物医药、能源等领域，成为材料科学领域中的热门研究方向。
本文将从材料设计的基本原理、应用领域以及未来发展方向等方面，对综合材料设计进行浅析。
一、综合材料设计的基本原理综合材料设计的基本原理是通过合成两种或两种以上不同材料的复合材料来达到特定的性能要求。
这种材料的设计需要考虑多个因素，如材料的特性、结构的设计、复合方法等。
需要对原材料的性能进行分析，选择出各自的优点，并尽可能地规避它们的缺点。
然后，根据要求的性能设计复合材料的结构，确定各种材料的比例和排布方式，以达到最佳的性能。
通过不同的复合方法将各种材料组合在一起，形成复合材料。
这些方法包括机械复合、化学复合、物理复合等。
综合材料设计最大的优势在于可以克服单一材料的局限性，同时又能充分利用各种材料的优点。
由于金属材料的高强度和塑性，而陶瓷材料具有较好的耐高温性能，因此可以对金属与陶瓷进行复合，形成具有高强度和耐高温性能的复合材料，从而提高使用温度和载荷条件。
还可以将纳米材料与传统材料相结合，以产生新的性能，如硬度和耐磨性。
二、综合材料设计的应用领域综合材料设计在各个领域都有广泛的应用，尤其是在航空航天、生物医药和能源领域。
在航空航天领域，复合材料在轻量化方面表现出色，能够显著减轻飞机的重量，提高燃料效率和飞行性能。
复合材料的设计也使飞机具有更好的机械性能和抗腐蚀性能，提高了飞机的使用寿命。
在生物医药领域，复合材料的应用也非常广泛，如人工骨骼和软骨的材料设计、药物载体的材料设计等，这些都需要根据特定的生物医学需求进行综合材料设计，以达到更安全、更有效的治疗效果。
金属幕墙铝板受力设计和结构改进技术措施探讨
金属幕墙铝板受力设计和结构改进技术措施探讨一、前言金属幕墙铝板是建筑外立面装饰材料中的一种，具有优异的性能和广泛的应用领域。
在现代建筑中，金属幕墙铝板已经成为一种不可或缺的材料，其轻质、耐腐蚀、易加工和装饰性能得到了广泛的认可和应用。
随着建筑结构的不断变化和环境条件的不断变化，金属幕墙铝板的受力设计和结构改进技术也面临着新的挑战和需求。
本文将围绕金属幕墙铝板的受力设计和结构改进技术进行探讨，希望能为相关研究和设计工作提供一定的借鉴和帮助。
二、金属幕墙铝板的受力设计1. 受力计算原理金属幕墙铝板在受力设计中，需要考虑到外部环境的作用力和建筑结构的内部构造以及自身材料特性，通过受力计算原理来确定其承载能力和稳定性。
受力计算原理主要包括静力分析、动力分析和非线性分析三种，并且需要考虑到静力荷载、动力荷载和温度荷载等因素，结合实际情况进行计算。
在金属幕墙铝板的受力设计中，需要结合建筑结构的整体受力状况和幕墙系统的特点，通过模拟仿真和计算分析来确定其受力计算原理，以确保其安全可靠和稳定性。
2. 结构设计要点金属幕墙铝板的受力设计中，需要考虑到其结构设计要点，包括板材厚度、连接方式、支撑结构和安装工艺等方面。
板材厚度需要根据实际受力情况和建筑高度来确定，以确保其承载能力和抗风压能力；连接方式需要考虑到板材之间的连接方式和板材与支撑结构的连接方式，以确保其稳固性和承载能力；支撑结构需要考虑到其刚度和稳定性，以确保其对板材的支撑效果和整体结构的稳定性；安装工艺需要考虑到板材的安装方式和施工工艺，以确保其施工质量和安全性。
通过合理的结构设计要点，可以有效提高金属幕墙铝板的受力性能和稳定性。
3. 材料选用建议金属幕墙铝板的受力设计中，需要考虑到材料选用建议，包括铝合金板材的选用和附属材料的选用。
铝合金板材需要具有一定的强度和韧性，以确保其承载能力和抗变形能力；附属材料需要具有耐腐蚀和耐磨损的特性，以确保其长期使用不受环境条件的影响。
木材受力计算
木材受力计算概述木材在建筑和结构工程中广泛使用，因此了解木材的受力计算是至关重要的。
木材受力计算涉及到各种力学原理和公式，以确定木材所能承受的力量和负荷。
本文档旨在介绍木材受力计算的基本原理和方法。
木材的力学特性为了进行木材受力计算，我们首先需要了解木材的力学特性。
木材具有弹性和塑性的特性，可以承受压力、拉力和弯曲力。
然而，木材的力学特性取决于多个因素，包括木材的种类、湿度以及截面形状和尺寸等。
受力计算方法木材的受力计算可通过以下简单的方法进行：1. 静力学方法：根据力和力矩的平衡关系，计算木材所承受的压力、拉力和弯曲力。
静力学方法常用于简单的受力问题，例如梁的计算和支撑结构的设计。
2. 弹性力学方法：根据杨氏模量和断裂应力等参数，计算木材的弹性变形和应力分布。
弹性力学方法常用于复杂的受力问题，例如板材的计算和横梁的设计。
3. 构造力学方法：根据木材的结构形式和连接方式，计算木材在不同受力情况下的承载能力和稳定性。
构造力学方法常用于木结构建筑和框架结构的计算和设计。
使用计算公式木材受力计算中常用的公式有：- 压力计算公式：$P = F/A$，其中 $P$ 表示压力，$F$ 表示力，$A$ 表示受力面积。
- 拉力计算公式：$T = F/A$，其中 $T$ 表示拉力，$F$ 表示力，$A$ 表示受力面积。
- 弯曲力计算公式：$M = F \cdot d$，其中 $M$ 表示弯曲力矩，$F$ 表示力，$d$ 表示力臂长度。
请根据具体受力情况选择合适的计算公式进行计算。
注意事项在进行木材受力计算时，需要注意以下事项：1. 选择合适的木材种类和等级，以确保木材具有足够的强度和耐久性。
2. 考虑木材的湿度和温度变化对力学性能的影响。
3. 采取适当的安全系数，以确保计算结果具有一定的安全性。
以上是木材受力计算的基本内容和方法，希望对您有所帮助。
如需进一步了解，请参考相关的木材力学和结构设计的教材和资料。
ei材料力学
ei材料力学材料力学是研究材料在外力作用下的力学性质的学科，它涉及到材料的应力、应变、弹性、塑性等性质。
材料力学的研究对于材料的设计、生产和应用具有重要的指导意义。
材料力学的研究对象主要是固体材料，如金属、陶瓷、塑料等。
这些材料在外力作用下会发生应力、应变的变化，从而出现各种力学现象。
材料力学首先研究的是材料的弹性性质，弹性是指材料在外力作用下发生形变后可以恢复到原来的形状和大小。
弹性力学主要研究弹性体的变形规律和力学性质。
弹性体的变形可以分为弹性应变和弹性应力，其中弹性应变是指材料的形变与应力的比值，弹性应力则是材料受到的恢复力与其表面积的比值。
弹性力学通过应力-应变关系来描述材料的弹性性质，这个关系被称为材料的应力应变曲线。
材料力学还研究了材料的塑性性质。
当材料受到较大外力或长时间的外力作用时，会发生塑性变形。
塑性是指材料在外力作用下形成的永久性变形，这种变形不会恢复到原来的形状。
塑性力学主要研究塑性变形和塑性流动的规律，以及材料的塑性参数的计算。
塑性力学通过应力-应变关系来描述材料的塑性性质，也即材料的应力应变曲线。
材料力学在工程上具有广泛的应用。
首先，材料力学的研究可以为材料的设计和选择提供依据。
通过对材料的弹性、塑性、断裂等性质的研究，可以选择合适的材料来满足工程需求。
其次，材料力学的研究可以指导材料的加工和制备过程。
材料的加工和制备过程中会受到各种力学参数的影响，如应力、应变、温度等，这些参数的控制和调节可以提高材料的性能和品质。
最后，材料力学的研究可以为材料的使用提供依据。
通过对材料的应力-应变曲线和力学性能的研究，可以预测材料在实际使用中的性能和寿命，从而为工程实践提供指导。
总之，材料力学是研究材料在外力作用下的力学性质的学科，它涉及到材料的弹性、塑性等性质。
材料力学的研究对于材料的设计、加工、制备和使用具有重要的指导意义，对于提高材料的性能和品质有着重要的作用。
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材料力学课程设计说明书设计题目五种传动轴的静强度、变形及疲劳强度的计算设计题号6-d-7设计者高洋所在班级411002学生学号72100406指导老师麻凯目录1.材料力学课程设计的目的 (1)2.材料力学课程设计的任务和要求 (2)2.1 设计计算说明书的要求 (2)2.2 分析讨论及说明部分的要求 (3)2.3 程序计算部分的要求 (3)3.设计题目 (3)4.设计过程 (5)4.1 绘制传动轴的受力简图 (5)4.2 传动轴内力图 (6)4.3 根据强度条件设计传动轴直径 (8)5.计算齿轮处轴的挠度 (9)5.1 y 方向挠度 (9)5.2 z 方向挠度 (12)6.阶梯传动轴疲劳强度计算 (14)7.个人感想 (23)附录：c语言程序和运行结果截图 (24)参考文献 (30)1.材料力学课程设计的目的本课程设计是在系统学完材料力学课程之后，结合工程实际中的问题，运用材料力学的基本理论和设计方法，独立地计算工程中的典型零部件，以达到综合运用材料力学知识解决工程实际问题的目的。
同时，可以使学生将材料力学的理论和现代计算方法及手段融为一体，既从整体上掌握了基本理论和现代计算方法，又提高了分析问题、解决问题的能力；既是对以前所学知识（高等数学、工程图学、理论力学、算法语言、计算机和材料力学等）的综合运用，又为后续课程（机械设计、专业课等）的学习打下基础，并初步掌握工程设计思想和设计方法，使实际工作能力有所提高。
具体有以下六项：⑴使所学的材料力学知识系统化、完整化。
⑵在系统全面复习的基础上，运用材料力学知识解决工程实际中的问题。
⑶由于选题力求结合专业实际，因而课程设计可以把材料力学知识与专业需要结合起来。
⑷综合运用以前所学的各门课程的知识（高等数学、工程图学、理论力学、算法语言、计算机等），使相关学科的知识有机地联系起来。
⑸初步了解和掌握工程实践中的设计思想和设计方法。
⑹为后续课程的学习打下基础。
2.材料力学课程设计的任务和要求参加设计者要系统复习材料力学课程的全部基本理论和方法，独立分析、判断设计题目的已知条件和所求问题，画出受力分析计算简图和内力图，列出理论依据并导出计算公式，独立编制计算程序，通过计算机给出计算结果，并完成设计计算说明书。
2.1 设计计算说明书的要求设计计算说明书是该题目设计思想、设计方法和设计结果的说明，要求书写工整，语言简练，条理清晰-、明确，表达完整。
具体内容应包括：⑴设计题目的已知条件、所求及零件图。
⑵画出构件的受力分析计算简图，按比例标明尺寸、载荷及支座等。
⑶静不定结构要画出所选择的基本静定系统及与之相应的全部求解过程。
⑷画出全部内力图，并表面可能的各危险截面。
⑸各危险截面上各种应力的分布规律图及由此判定各危险点处的应力状态图。
⑹各危险点的主应力大小及主平面的位置。
⑺选择强度理论并建立强度条件。
⑻列出全部计算过程的理论依据、公式推导过程及必要的说明。
⑼对变形及刚度分析要写明所用的能量法计算过程及必要的内力图和单位力图。
⑽疲劳强度计算部分要说明循环特征，бmax，бmin，r，бm，бa的计算，所查各系数的，ｋ,ε，β依据，疲劳强度校核过程及结果，并绘出构件的持久曲线。
2.2 分析讨论及说明部分的要求⑴分析计算结果是否合理，并讨论其原因、改进措施。
⑵提出改进设计的初步方案及设想。
⑶提高强度、刚度及稳定性的措施及建议。
2.3 程序计算部分的要求⑴程序框图。
⑵计算机程序（含必要的说明语言及标识符说明）。
⑶打印结果（数据结果要填写到设计计算说明书上）。
3.设计题目传动轴的材料均为优质碳素结构钢（牌号45），许用应力[σ]=80MPa，经高频淬火处理，σ b=650MPa，σ -1=300MPa，τ -1=155MPa。
磨削轴的表面，键槽均为端铣加工，阶梯轴过度圆弧r均为2mm，疲劳安全系数n=2。
1.传动轴力学简图2.传动轴零件图3.设计计算数据（6-d-7）要求：1.绘出传动轴的受力简图。
2.作扭矩图及弯矩图。
3.根据强度条件设计等直轴的直径。
P/kW P1 /kW n/ （r/mi n ） D /mmD 1 /mmD 2 /mmG 2 /NG 1 /Nɑ /mmα(°)7.42.9500850240240700250500404.计算齿轮处轴的挠度。
5.对阶梯传动轴进行疲劳强度计算（若不满足，采取改进措施使其满足疲劳强度要求）。
6.对所选数据的理论依据作必要的说明。
4.设计过程4.1 绘制传动轴的受力简图根据已知条件，将轴受力情况进行简化，如下图示：传动轴受力简图其中，M e3=9549P/n=141.325N*mM e3=F2*D/2 =>F2=332.530NMe2=9549P1/n=55.384N* mMe2=F1*D1/2 =>F1=461.535N又因为：Me1+ Me2= M e3 =>Me1=85.941 N*mMe1=F*C OS40°*D2/2=>F y1=F*C OS40°=716.175NF z1=F*S in40°=600.942N4.2 传动轴内力图1.求支座反力F y B=1683.998NF yA=1366.782NF zA=680.272NF zB=918.260N2.作内力图力弯矩图4.3 根据强度条件设计传动轴直径由传动轴内力图可知，传动轴上可能的危险截面为 D 截面右截面，E 截面左截面，所以以两个截面出发设计轴的直径。
1.D 处右截面My=Myc+(My E-Myc)*2/3=419.466N*mσr3 =W =由上解得：2. E 处左截面σr3 =W =由上解得：当取φ3=48mm时所以不能取48mm,φ3应该取50mm。
又因为φ1/φ2=φ2/φ3=φ3/φ4=1.1，所以φ4=45.45mm;当φ4=44mm时经计算θ>5% 所以φ4=46mm;同理φ2=55mm；经计算θ>5% 所以φ2=56mm;同理φ1=60.5mm；经计算θ<5% 所以φ1=60mm;所以：φ1=60mm φ2=56mm φ3=50mm φ4=46mm 5.计算齿轮处轴的挠度5.1 y方向挠度1.画出传动轴在单个力作用下的内力图1）F y1单独作用下的内力图（2）3F 1+G 1单独作用下的内力图（3）G 2单独作用下的内力图2.加单位力后轴的内力图3.计算过程（图乘法）E=196GPa=3.489mm5.2 z方向挠度1.画出传动轴在单个力作用下的内力图（1）F z1单独作用下的内力图（2）3F 2单独作用下的内力图(3)加单位力后轴的内力图3.计算过程（图乘法）E=196GPa=1.260mm综上即：在zoy面内与z轴正方向成成70.144º与y轴负方向成19.856º6.阶梯传动轴疲劳强度计算6.1对阶梯传动轴进行疲劳强度计算（若不满足，采取改进措施使其满足疲劳强度）因为该轴键槽为端铣加工，σb=650MPa ，所以根据《材料力学》图13-10a可查得σK =1.81，根据《材料力学》图13-10b 可查得τK =1.62。
因为该轴经高频淬火处理，σb=650MPa ，σK =1.81，所以根据《材料力学》 表13-4可查得β=2.4。
由于此传动轴工作在弯扭组合交变应力状态下，因此在 进行疲劳强度计算时疲劳强度条件可写成：222=≥+=n n n n n n τστσστ 公式①又 => r=-1,为对称循环,所以公式②W M M W M zy 22max max +==σ323πφ=W maxmin σσ-=公式③，故扭矩循环系数r=0,循环特征为脉动循环。
所以公式④公式⑤注：参照《材料力学》表13-5可选取在C截面侧处：φ3=50mm,传动轴的材料为优质碳素结构钢（牌号45），根据《材料力学》表13-2可查得:Myc=340.136N•m Mzc=683.391N•m Mxc=85.941N•m代人公式②得：=62.204Mpamax1σβεσσσσKn-=maKnτψτβετττττ+=-1max21ττ=mmax21ττ=a10.0=τψWMMWM zy22maxmax+==σmin=τPxWM=maxτ163πφ=PW221τττψτ-=-代人公式③得 =5.372由公式④得： = =3.502Mpa=1.751Mpa =1.751Mpa由公式⑤得：=91.695有公式①得：=5.363≥2 安全在D 截面侧处：φ1=60mm,传动轴的材料为优质碳素结构钢（牌号45），根据《材 料力学》表13-2可查得: 0.81 0.76MyD=419.466N •m MzD=1333.998N •m MxD=141.325N •mPxW M=maxτmax 21ττ=m max 21ττ=a ma K n τψτβετττττ+=-1ma K n τψτβετττττ+=-1同理由上面公式可得=65.944Mpa=4.886=3.332Mpa=1.666Mpa =1.666Mpa=94.152所以=4.879≥2 安全在E 截面侧处：φ1=50mm,传动轴的材料为优质碳素结构钢（牌号45），根据《材 料力学》表13-2可查得:MyE=459.131N •m MzE=841.999N •m MxE=141.325N •mW M M W M z y 22max max +==σmax 1σβεσσσσK n -=P x W M =max τmax21ττ=m max21ττ=a m a K n τψτβετττττ+=-1同理由上面公式可得：=78.149Mpa=4.276=5.759Mpa =2.879 Mpa =2.879Mpa=55.769所以=4.26 ≥2 安全6.2再对传动轴阶梯轴进行疲劳强度计算由于σb=650MPa ，φ1=60mm φ2=56mm φ3=50mm φ4=46mm 阶梯轴过渡圆弧r 均为2mm ，根据《材料力学》图13-9a ，图13-9c ，图13-9d ，图13-9e 可查得：W M M W M z y 22max max+==σmax 1σβεσσσσK n -=P xW M =max τmax 21ττ=m max 21ττ=a m a K n τψτβετττττ+=-11.1433221===φφφφφφ在O 截面处: 所以 = 1.67 =1.37；在P 截面处: 所以= 1.95 =1.39；在Q 截面处: 所以 = 1.81=1.43；在Y 截面处: 所以 = 1.95 =1.39；在Z 截面处: 所以 = 1.67 =1.37；经过分析可知O 和Z 截面应力集中系数相同轴直径相同但是Z 处的弯矩更大所以在Z 处安全时候可以仅校核P 、Q 、Y 、Z 四个截面P 截面处φ3=50mm,传动轴的材料为优质碳素结构钢（牌号45），根据《材料力学》表13-2可查得:Myp=359.969N •m Mzp=846.043N •m Mxp=85.941N •m同理由上面公式可得:=74.923Mpa=4.140=3.502Mpa=1.756Mpa =1.756Mpa=104.767=4.136 ≥2 安全WM M W M zy 22max max +==σmax 1σβεσσσσK n -=PxW M =max τmax21ττ=m max 21ττ=a ma K n τψτβετττττ+=-1τK σK σK τK σK τK σK τK σK τKQ 截面处φ2=56mm,传动轴的材料为优质碳素结构钢（牌号45），根据 《材料力学》表13-2可查得 0.81 0.76MyQ=399.634N •m MzQ=1171.346N •m MxQ=85.941N •m同理由上面公式可得:=71.785Mpa=4.489=2.492Mpa=1.246Mpa =1.246Mpa=140.723所以=4.487 ≥2 安全W M M W M zy 22max max +==σmax1σβεσσσσK n -=P x W M =max τmax 21ττ=m max21ττ=a m a K n τψτβετττττ+=-1Y截面处φ3=50mm,传动轴的材料为优质碳素结构钢（牌号45），根据《材料力学》表13-2可查得:MyY=439.299N•m MzY=1087.999N•m MxY=141.325N•m同理由上面公式可得:=95.612Mpa=3.244=5.758Mpa =2.879Mpa =2.879Mpa=144.303所以=3.243 ≥2 安全WMMWM zy22maxmax+==σmax1σβεσσσσKn-=PxWM=maxτmax21ττ=mmax21ττ=amaKnτψτβετττττ+=-1Z 截面处φ4=46mm,传动轴的材料为优质碳素结构钢（牌号45），根据《材料力学》表13-2可查得 0.84 0.78MyZ=421.000N •m MzZ=229.566N •m MxZ= 0 N •m同理由上面公式可得:=50.181Mpa=7.217=0 =0 =0=+∞所以=7.217 ≥2 安全综上校核可知这个轴各处满足疲劳强度要求，是安全的。