材料力学cai9

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材料力学柴国鈡第9章答案汇总

材料力学柴国鈡第9章答案汇总

9.1 图示起重架,在横梁的中点受到集中力F 的作用,材料的许用应力MPa 100][=σ。

试选择横梁工字钢的型号(不考虑工字钢的自重)。

解:由0=∑C M 可得05.130tan 3=⨯-︒⨯⨯F F Ax ,kN 13=Ax F由0=∑B M 可得05.13=⨯-⨯F F Ay ,kN 5.7=Ay F横梁的跨中截面上有最大弯矩 m kN 25.115.15.7max ⋅=⨯=M横梁上的最大压应力][max max σσ≤+=zAx W MA F上述强度条件中截面面积A 和抗弯截面系数z W 都是未知的,因此首先忽略轴力的影响来选取工字钢型号,然后再利用上式做强度校核。

3346max cm 5.112m m 1025.111001025.11][=⨯=⨯=≥σM W z查表,选取16号工字钢,其z W 为141cm 3,A 为26.131 cm 2,代入(1)式得到][MPa 8.841410001025.111.2613130006max σσ≤=⨯+=因此,最终选择16号工字钢。

9.2 如图所示的链环,其截面直径m m 50=d ,受拉力kN 10=F作用,试求链环的最大正应力。

解:最大拉应力:MPa 0.5432/5060100004/501000032max max,=⨯⨯+⨯=+=ππσz N t W M A F最大压应力:MPa 8.4332/5060100004/501000032max max,-=⨯⨯-⨯=-=ππσz N c W M A F9.3 如图所示夹具,夹紧力为=F 2kN ,材料的许用应力为=][σ170MPa ,试校核m-m 截面的强度。

解:m-m 截面上的最大正应力(拉应力)为][MPa 0.1606/2010502000201020002max max,σσ<=⨯⨯+⨯=+=z t W M A F故夹具满足强度条件。

9.4 图示简支梁,已知:=q 20kN/m ,=F 1500kN ,=e 80mm 。

材料力学课件PPT

材料力学课件PPT

梁的剪力与弯矩
1
梁的剪力
解析剪力对梁的影响和剪切应力。
2
梁的弯曲
讨论梁的弯曲行为和弯曲应力。
3
横截面性能
探索截面形状对梁的强度和刚度的影响。
梁的挠度
1 挠度与刚度
2 梁的支撑条件
3 挠度计算
研究梁的弯曲变形和挠度。
解释梁的不同支撑条件对 挠度的影响。
介绍计算梁挠度的工程方 法。
杆件的稳定性
1
稳定性概念
材料力学课件PPT
材料力学课件PPT是一个全面的教学工具,涵盖了力学基础、应力与变形、杆 件的轴向受力、梁的剪力与弯矩、梁的挠度、杆件的稳定性以及结构稳定裂 解和破坏形态。
力学基础
1
牛顿力学原理
解释物体运动和力的相互作用。
2
力的向量和标量
了解力量的方向和大小。
3
运动和加速度
讨论物体的运动和加速度。
应力与变形
应力
探讨物体所受力的影响。
塑性变形
讲解材料在超出弹性范围时的塑性行为。
弹性变形
解析材料的弹性性质和应变量。
断裂
探索材料的破裂过程和强度。
杆件的轴向受力
拉力
描述由拉力引起的变形和破坏。
压力
研究由压力引起的压缩变形和破坏。
剪力
解释由剪切力引起的变形和破坏。
扭矩
探讨由扭转力引起的变形和破坏。
介绍杆件的稳定性和失稳行为。
2
纯压杆件
研究纯压杆件的稳定性和临界长度。
பைடு நூலகம்
3
压弯杆件
探讨压弯杆件的稳定性和稳定方程。
结构稳定裂解和破坏形态
稳定性裂解
解释结构在突然失去稳定性时的裂解过程。

材料力学课件大学本科专用

材料力学课件大学本科专用
详细描述
建筑结构材料如混凝土、钢材等,在设计和施工过程中,必须考虑材料的应力、 应变、强度、刚度等力学性能。材料力学为建筑设计提供了理论支持,确保建筑 结构的安全性和稳定性。
机械工程材料
总结词
机械工程材料的选择和应用,需要基于 材料力学的理论和实践。
VS
详细描述
在机械工程中,各种零部件的材料选择和 设计,如齿轮、轴承、弹簧等,都需要通 过材料力学进行应力分析、疲劳寿命预测 等。这有助于确保机械设备的可靠性和耐 久性。
材料的破坏
脆性破坏
材料在没有明显塑性变形的情况下突 然发生的破坏。
韧性破坏
材料在发生较大塑性变形后发生的破 坏。
03
材料的力学分析
静力学分析
01
静力学分析是研究物体在静止状态下受到的力,以及这些力如 何影响物体的平衡状态。
02
静力学分析主要关注物体在力的作用下不发生运动状态改变的
平衡状态。
静力学分析的基本原理包括力的平衡、力矩平衡和虚功原理等
05
材料力学的实验研究
实验设备与实验方法
实验设备
材料力学实验中常用的设备包括万能材料试 验机、硬度计、冲击试验机等,这些设备用 于测试材料的力学性能,如拉伸、压缩、弯 曲、硬度等。
实验方法
在材料力学实验中,通常采用的标准方法包 括拉伸实验、压缩实验、弯曲实验、硬度实 验等。这些实验方法可以对材料的力学性能 进行定量测量,从而评估材料的性能和可靠
性。
实验数据处理与分析
要点一
数据处理
在材料力学实验中,采集到的原始数据需要进行处理,包 括数据清洗、数据转换和数据计算等。数据处理是实验过 程中非常重要的一环,它能够将原始数据转化为可分析的 统计结果。

材料力学公式大全pdf

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材料力学是研究材料在外力作用下的力学性能和行为的学科,它是材料科学的重要组成部分。

在材料力学的研究中,我们经常需要用到各种各样的公式来描述材料的力学性能,这些公式既可以帮助我们理解材料的行为,也可以指导我们在工程实践中的应用。

因此,掌握材料力学的公式是非常重要的。

在本文档中,我将为大家整理一份材料力学公式大全PDF,希望能够帮助大家更好地学习和应用材料力学知识。

这份文档将包括材料力学中常用的各种公式,涵盖静力学、动力学、弹性力学、塑性力学、断裂力学等多个方面,希望能够为大家的学习和工作提供便利。

首先,我们将介绍静力学中常用的公式。

静力学是研究物体在静止状态下受力和受力平衡条件的学科,它是材料力学的基础。

在静力学中,我们经常会用到受力分析、力的合成与分解、力矩等公式,这些公式是理解和分析物体受力情况的基础。

在本文档中,我们将为大家整理这些公式,并给出相应的应用实例,希望能够帮助大家更好地理解和掌握这些知识。

其次,我们将介绍动力学中常用的公式。

动力学是研究物体在运动状态下受力和受力平衡条件的学科,它对于材料的运动和振动行为有着重要的意义。

在动力学中,我们经常会用到牛顿运动定律、动量定理、功和能量等公式,这些公式是分析物体运动和振动行为的基础。

在本文档中,我们将为大家整理这些公式,并给出相应的应用实例,希望能够帮助大家更好地理解和运用这些知识。

另外,我们还将介绍弹性力学、塑性力学和断裂力学中常用的公式。

这些公式涉及材料在受力作用下的变形、强度和断裂行为,对于材料的设计和应用具有重要的指导意义。

在本文档中,我们将为大家整理这些公式,并给出相应的应用实例,希望能够帮助大家更好地理解和应用这些知识。

总之,材料力学公式大全PDF将为大家提供一个全面、系统的材料力学公式参考,希望能够帮助大家更好地学习和应用材料力学知识。

希望这份文档能够成为大家学习和工作中的有力工具,也希望大家能够通过学习和实践不断提升自己的材料力学能力。

材料力学9资料

材料力学9资料

千斤顶如图所示,丝杠长度l=375mm,直径d=40mm,
材 料 的 E=200GPa , p=200MPa , s=235MPa ,
a=304MPa,b=1.12MPa,最大起重量F=80kN,规定
稳定安全系数 nst=3。试校核丝杠的稳定性。
i I d λ l 75
A4
i
F F
1
B = 0 sinkl=0 kl = n k = n/l
F k 2EI
n
2
EI
l
F cr
2 EI l2
―欧拉公式
w Asin x
l
§9.3 其他支座条件下细长压杆的临界压力
1. 一端固定:
y
M F(a v)
F a
x
d 2w M F(a v)
dx 2 EI
EI
令: k 2 F EI
2E p
99.3
2
a s
b
61.6
Fcr
cr Α
(a
b )
π 4
d
2
277 kN
n
Fcr F
277 80
3.46
n st
3
安全
在图示铰接杆系ABC中,AB和BC皆为细长压杆,且截 面相同,材料一样。若因在ABC平面内失稳而破坏,并 规定0<</2,试确定F为最大值时的角。
F
cr
sin
A3 钢 , E=200GPa,
s=240MPa。试求托架的
临界载荷Qcr 。
=1
Fcr
2 EI (l ) 2
387.6kN
AC 800 2 600 2 200 7mm
Fcr
200 7 800

材料力学考试知识点

材料力学考试知识点

材料力学考试知识点材料力学是一门研究材料在各种外力作用下产生的应变、应力、强度、刚度和稳定性的学科。

对于工科学生来说,这是一门非常重要的基础课程。

以下是材料力学考试中常见的知识点。

一、拉伸与压缩1、内力与轴力图在拉伸或压缩杆件时,杆件内部产生的相互作用力称为内力。

通过截面法可以求得内力,将杆件沿某一截面假想地切开,取其中一部分为研究对象,根据平衡条件求出内力。

用轴力图可以直观地表示轴力沿杆件轴线的变化情况。

2、应力正应力是垂直于截面的应力,计算公式为σ = N/A ,其中 N 为轴力,A 为横截面面积。

切应力是平行于截面的应力。

3、胡克定律在弹性范围内,杆件的变形与所受外力成正比,与杆件的长度成正比,与杆件的横截面面积成反比,与材料的弹性模量成反比。

表达式为Δl = FNl/EA ,其中Δl 为伸长量, FN 为轴力,l 为杆件长度,E 为弹性模量,A 为横截面面积。

4、材料的拉伸与压缩力学性能通过拉伸试验可以得到材料的力学性能,如屈服极限、强度极限、延伸率和断面收缩率等。

二、剪切与挤压1、剪切的实用计算假设剪切面上的切应力均匀分布,根据平衡条件计算剪切面上的剪力和切应力。

2、挤压的实用计算考虑挤压面上的挤压应力,通常假定挤压应力在挤压面上均匀分布。

三、扭转1、扭矩与扭矩图扭矩是杆件受扭时横截面上的内力偶矩。

扭矩图用于表示扭矩沿杆件轴线的变化情况。

2、圆轴扭转时的应力与变形横截面上的切应力沿半径呈线性分布,最大切应力在圆轴表面。

扭转角的计算公式为φ = Tl/GIp ,其中 T 为扭矩,l 为杆件长度,G 为剪切模量,Ip 为极惯性矩。

四、弯曲内力1、剪力和弯矩剪力是横截面切向分布内力的合力,弯矩是横截面法向分布内力的合力偶矩。

通过截面法可以求出剪力和弯矩。

2、剪力图和弯矩图用图形表示剪力和弯矩沿杆件轴线的变化规律,有助于分析杆件的受力情况。

五、弯曲应力1、纯弯曲时的正应力推导得出纯弯曲时横截面上正应力的计算公式σ = My/Iz ,其中 M 为弯矩,y 为所求应力点到中性轴的距离,Iz 为惯性矩。

材料力学第9章-例6

材料力学第9章-例6
4
(3) 确定加强后结构的承载能力: F (Fcr )CD (Fcr )AB F (Fcr ) AB (Fcr )CD 77.515 26.909104.424kN
即 F104.424kN
5
(一端固定,另一端铰支)
F (Fcr )AB (Fcr )CD 77.515 26.909104.424kN
(3) 加强后结构与原结构承载力之比:
F 104.424 1.347
(Fcr ) AB 77.515
2
问题的扩展:
题目中的已知条件不变,判断哪一根杆先失稳?
F'
并确定结构的许用载荷。
I1
d14
64
(a)
1 1 (两端铰支)
DB (b)
1
(2) 加强后结构的临界力:
(Fcr ) AB
2E1I1 ( 1l ) 2
77.515kN
(Fcr )CD
2E2I2 (2l)2
2
210103 (
(0.7 2.5103
304 )2
64)
26.909kN
I2
d
4 2
64
2 0.7
求:若以两杆都失稳为确定承载力的条件, F
F'
图 (b) 结构与图 (a) 结构承载力之比 F' / F。
2005 年考研题(25分,总分150分)
A CA

(1) 原结构的临界力:
l
l
(Fcr ) AB
2E1I1 ( 1l ) 2
2 10103 ( 1004
(1 2.5103)2
64)
B
77.515kN
2
210103 ( 304

材料力学9-知识归纳整理

材料力学9-知识归纳整理

求知若饥,虚心若愚。 第 8 页/共 148 页
千里之行,始于足下。 第 9 页/共 148 页
求知若饥,虚心若愚。 第 10 页/共 148 页
千里之行,始于足下。 第 11 页/共 148 页
求知若饥,虚心若愚。 第 12 页/共 148 页
千里之行,始于足下。 第 13 页/共 148 页
求知若饥,虚心若愚。 第 20 页/共 148 页
千里之行,始于足下。 第 21 页/共 148 页
求知若饥,虚心若愚。 第 22 页/共 148 页
千里之行,始于足下。 第 23 页/共 148 页
求知若饥,虚心若愚。 第 24 页/共 148 页
千里之行,始于足下。 第 25 页/共 148 页
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千里之行,始于足下。 第 63 页/共 148 页
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求知若饥,虚心若愚。 第 66 页/共 148 页
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千里之行,始于足下。 第 19 页/共 148 页
知识归纳整理 第 1 页/共 148 页
求知若饥,虚心若愚。 第 2 页/共 148 页
千里之行,始于足下。 第 3 页/共 148 页
求知若饥,虚心若愚。 第 4 页/共 148 页

材料力学公式

材料力学公式

材料力学公式材料力学是研究材料受到外力作用时产生的力学响应的学科。

在材料力学中,有一些基本的公式和方程描述了材料的力学性能。

1. 应力和应变:在材料受到力的作用下,会产生应力和应变。

应力指物体在单位面积上所受到的力,其公式为σ = F/A,其中σ为应力,F为受力的大小,A为受力的面积。

应变则是物体在受力作用下相对变形的程度,其公式为ε = ΔL / L0,其中ε为应变,ΔL为物体的长度变化量,L0为物体的初始长度。

应变也可以用应力和杨氏模量E的关系来表示,即ε = σ / E。

2. 弹性模量:弹性模量是度量材料抵抗形变的能力的物理量,其公式为E = σ / ε,其中E为弹性模量,σ为应力,ε为应变。

3. 餘弦的拉法則:拉法則指的是在材料受到外力作用时,单位长度的材料的应变跟外力的共线部分之间的关系。

对于一维应力状态,拉法則可以表示为ε = h / l,其中ε为应变,h为变形高度,l为原长度。

4. 荷重和变形的关系:在材料受到沉重的作用下,会发生变形。

根据胡克定律,荷重和变形之间存在线性关系,即F = k · ΔL,其中F为受力大小,k为弹性系数,ΔL为变形量。

5. 弯曲应力与弯矩的关系:在材料受到弯曲作用时,会产生弯曲应力。

根据梁的基本方程,弯曲应力与弯矩之间存在直接的关系,即σ = M / S,其中σ为弯曲应力,M为弯矩,S为截面积的形状因子。

6. 無限長結構在受到拉力作用時的應力分佈:当无限长的材料受到拉力作用时,会产生应力分布。

根据克氏和传奇方程,在横向拉伸力作用下,材料中的应力分布满足σ = E · ε,其中σ为应力,E为弹性模量,ε为应变。

以上介绍了材料力学中的一些基本公式和方程,它们是研究和描述材料力学性能的基础。

在实际应用中,这些公式和方程能够帮助工程师和科学家更好地理解和解释材料的力学行为。

材料力学第九章课件

材料力学第九章课件

m g
10kN C f
FAx
A
FAy
m
作折杆的受力图,折杆及 受力对称,只需分析一半 即杆AC 将FA分解, 得杆的轴力 FN、弯矩M (x)
B
FN FAx 3kN
FB
M(x) FAy x (4kN) x
§9-2 拉伸或压缩与弯曲的组合
最大弯矩在 C 处的m-m横截面,m-m 截面为 危险截面
Ft Fl t b A 4W

b
正应力沿截面高度的变化情 况还取决于b、t值的相对大 小。可能的分布还有:
=
t

b

t
危险点处为单轴应力状态,故可将最大拉应力与 材料的许用应力相比较,以进行强度计算。
注意:当材料的许用拉应力和许用压应力不相等时, 杆内的最大拉应力和最大压应力必须分别满足杆 件的拉、压强度条件。
F2 F1
§9-2 拉伸或压缩与弯曲的组合
以横截面具有两对称轴的等直杆承受距离截面形 心为 e (称为偏心距)的偏心拉力F为例,来说明.
F O1 A z (yF ,zF ) y F Mey = FzF O1 z Mez = FyF y z n O C (y ,z) n y
将偏心拉力 F 用静力等 效力系来代替。把 A 点处 的拉力 F向截面形心 O1 点 简化,得到轴向拉力 F 和 两个在纵对称面内的力偶 Mey、Mez。
§9-2 拉伸或压缩与弯曲的组合
例1 一折杆由两根无缝钢管焊接而成,已知两钢管 的外径均为 140mm ,壁厚均为 10mm 。试求折杆危 险截面上的最大拉应力和最大压应力。
C FA
' FA
10kN
1.2m
解:求支反力,由平衡方程
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Therefore, the final strain energy for the second loading sequence is
dPi dδ i + U + dPiδ i (b) 2 Equating this expression to the earlier one (a), we have ∂U dPi dδ i U+ dPi = + U + dPiδ i ∂Pi 2 Neglecting the higher order infinitesimal amount, we then obtain
∂U ∂ M dx M ∂M = δi = ∫ 2 EI = ∫ EI ⋅ ∂Pi dx (8 - 21) ∂Pi ∂Pi 0 0 If we use the last equation and differentiate first, the calculations are much shorter and simple. For th 2 EI
l 2
[ M ( x)]2 dx dU = 2 EI ( x)
[ M ( x)] dx U =∫ 2 EI ( x) 0
5. Strain energy in the case of combined loading
If the materail is linear elastic and the deformation is small, we can get the strain energy in a member by superpersition
For a bar u=
U N u= = AL 2 EA2
2
Eδ u= 2 L2
2
2
σ
2
2E
Eε u= 2
3. Strain energy in a bar in Torsion Similarly, we can use equation (*) to calculate the strain energy in a torsional bar by substituting P with torque T and δ with angle of torsion ϕ, and get
Chapter 9
Energy Methods
9.1 Calculation of Strain Energy 1. Strain energy in the bars Consider a bar with a static load. The work done by P1 is
W = ∫ P dδ 1 1
1 1 1 dU = N ( x)dδ + M ( x)dθ + T ( x)dϕ 2 2 2
N 2 ( x)dx M 2 ( x)dx T 2 ( x)dx = + + 2 EA( x) 2 EI ( x) 2GI P ( x)
N 2 ( x)dx M 2 ( x)dx T 2 ( x)dx +∫ +∫ U =∫ 2 EA( x) 0 2 EI ( x) 0 2GI P ( x) 0
If the two loads are equal, then the last equation becomes
δ 12 = δ 21
The reciprocal - displaceme nt theorem
The displacement at point A due to the load acting at point B is equal to the displacement at point B due to the load acting at point A.
5 PL3 5PL3 δ cb = = δ bc = 48 EI 48EI
2. Reciprocal Theorems The work done by P1 and P2 together which equal to the total strain energy U of the beam is
l l l
9.2 Reciprocal Theorems 互换定理 1. Basic conditions a) the material must follow Hooke’s law; b) The displacement must be small enough that all calculations can be based upon the undeformed geometry of the structure.
For a nonprismatic bar with continuously varying axial force, its strain energy is
[ N(x)2 ] U =∫ dx 2 EA( x) 0
l
2. Strain energy density ----The strain energy per unit volume of material.
0
δ
which make the bar absorbs energy called strain energy.
U = W = ∫ P dδ 1 1
0
δ
PL Noting that δ= We have EA P2L EAδ 2 U= U= 2 EA 2L
Let us assume that the material of the bar follows Hooke’s law, then Pδ U =W = (*) 2
Tϕ U =W = 2
T L U= 2GI P
2
l
[T ( x)] dx dU = 2GI P ( x)
2
[T ( x)]2 dx U =∫ 2GI P ( x) 0
4. Strain energy in a beam Similarly, we can use equation (*) to calculate the strain energy in a beam by substituting P with bending moment M and δ with the relative angle of rotation of the two ends of the beam θ, and get
Comparing the equations (*) and (**), we get
P1δ 12 = P2δ 21 The reciprocal - work theor em
The work done by the forces in the first state of loading when they move through their corresponding displacements in the second state of loading is equal to the work done by the forces in the second state of loading when they move through their corresponding displacements in the first state of loading
P 2 L3 PM 0 L2 M 02 L = + + 6 EI 2 EI 2 EI
∂U PL M 0 L δA = = + ∂P 3EI 2 EI
3 2
∂U PL2 M 0 L θA = = + ∂M 0 2 EI EI
When calculating displacement with Castigliano’s theorem, we can differentiate the integral by differentiating under the integral sign following the rules of calculus.
When the second load is applied, an additional deflection results at B equal to δ22 ; hence, the second load dose work equal to 1 P2δ 22 2 Noting that the point A undergoes an additional deflection δ12 while the second load is being applied, the work done by P1 during this process is P1δ 12 In the way that one load is applied before the other, the total strain energy in the beam is 1 1 U = P1δ 11 + P2δ 22 + P1δ 12 (**) 2 2
∂U δi = ∂Pi (8 - 20) Castigliao’ s Theorems
Example9-1 Find the vertical displacement and angle of rotation at the free end of a cantilever with Castigliano’s theorem. Solution: M=-Px-M0 l l 2 M dx 1 U =∫ = (− Px − M 0 ) 2 dx 2 EI ( x) 2 EI ∫ 0 0
∂U dU = dPi ∂Pi Thus, the final strain energy of the beam is ∂U U + dU = U + dPi (a) ∂Pi
Now we let the load dPi is applied first, which produces its Corresponding displacement dδi. Thus, the strain energy due to the dPi is 1 dPi dδ i 2 When the loads P1 P2 ,…Pn are applied, they produce the same displacements as before (δ1, δ2, … ,δn) and do the same amount of work as before (U). However, during the application of these loads, the force dPi automatically moves through the displacement δi. Thus, dPi do additional work, equals to the additional strain energy, as following dPiδ i
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