生活中的材料力学

合集下载

材料力学在生活中的应用

材料力学在生活中的应用

材料力学在生活中的应用摘要:在高新技术的迅速发展的今天,各种土木建筑工程行业的迅速产生及壮大,使得材料力学知识在生活中得到广泛的运用。

尤其在机械器材的装载与运载过程的相关运用,以及在土木建筑工程中材料的强度、刚度、稳定性等知识得到广泛的运用。

以及各种机械元件工作许用应力的确定,机械可运载的最大载荷的确定等。

关键词:材料力学、强度、刚度、稳定性、变形、弯曲、千斤顶在实际生活中,有许多地方都要用到材料力学。

生活中机械常用的连接件,如铆钉、键、销钉、螺栓等的变形属于剪切变形,在设计时应主要考虑其剪切应力。

汽车的传动轴、转向轴、水轮机的主轴等发生的变形属于扭转变形。

火车轴、起重机大梁的变形均属于弯曲变形。

有些杆件在设计时必须同时考虑几个方面的变形,如车床主轴工作时同时发生扭转、弯曲及压缩三种基本变形;钻床立柱同时发生拉伸与弯曲两种变形。

在生活中我们用的很多包装袋上都会剪出一个小口,其原理就用到了材料力学的应力集中,使里面的食品便于撕开。

生活中很多结构或构件在工作时,对于弯曲变形都有一定的要求。

一类就是要求构件的位移不得超过一定的数值。

例如行车大量在起吊重物时,若其弯曲变形过大,则小车行驶时就要发生振动;若传动轴的弯曲变形过大,不仅会使齿轮很好地啮合,还会使轴颈与轴承产生不均匀的磨损;输送管道的弯曲变形过大,会影响管道内物料的正常输送,还会出现积液、沉淀与法兰结合不密等现象;造纸机的轧辊,若弯曲变形过大,会生产出来的纸张薄厚不均匀,称为废品。

另一类就是要求构件能产生足够大的变形。

例如车辆钢板弹簧,变形大可减缓车辆所受到的冲击;又如继电器中的簧片,为了有效地接通与断开电源,在电磁力作用下必须保证触电处有足够大的位移。

1、千斤顶的承载重量就是否可以任意大小下面,就以我们常见的机械式千斤顶为例,利用材料力学的知识,分析它的规格参数与强度要求。

机械式千斤顶(如图一(a)示),设其丝杠长度为l ,有效直径为d,弹性模量E,材料抗压强度为,承载力大小为F,规定稳定安全因数为。

材料力学在生活中与应用

材料力学在生活中与应用

材料力学理论在生活中的应用这篇论文选取了三个生活实例,运用材料力学所学的知识,通过受力分析,应力分析,强度校核回答了三个基本问题:铝合金封的廊子窗格是否可以无限高;千斤顶的承载重量是否可以任意大小和桥梁。

关键词材料力学拉压强度挠度剪切压杆稳定组合变形受力单元体铝合金千斤顶1.铝合金封的廊子窗格是否可以无限高图一铝合金门窗、廊子走在大街上,我们可以看到各式各样的廊子样式,可以看到大小不一的窗格布置,学了材料力学这门课程,我们不禁要提问了,窗格尺寸的极限是多么大才能保证支撑它的铝合金材料安全,不会变形?现在就将这个模型抽象出来,假设铝合金材料是空心铝管,厚度可以任意选择,屈服强度取只受玻璃给的压力(设玻璃居中,由于给定一段铝合金,主要承载件是玻璃,而且玻璃的相对总质量远远大于承载的铝合金的质量),外力是均匀分布力,设普通玻璃的密度是P kg?mm (忽略玻璃的宽度),玻璃高度为H,取长度a mm的铝合金材料,宽度为b mm,高为h mm,如图二所示:该结构危险点在铝合金与玻璃接触处, 并且中间部位有一定的挠度(只要有承载,就一定有挠度),当承载到一定极限时,挠度太大不满足装配要求了,或 者承载到一定极限就会使铝合金破坏。

情形(一):挠度w 不满足装配要求 --------将图二简化为图三(a )所示的力学简图,装配要求挠度值为[W],只要w W[W] 即可。

首先,做外力矩M F ,单位力力矩图M ,如图三(b )所示。

.. b H b HI运用图乘法可以求的w=1 x 2 X 亍x | x 4 X 2二计,进而,盍 < [w],可以满足装配要求。

如果给定了最大允许装配误差[w],知道铝合金管的宽b ,还图三(a )简化模型知道所使用的玻璃的密度p ,那么H < 48[w] 也就是玻璃不可能无限咼,是有一■图二玻璃安装示意图图三(b )弯矩图个极限值的情形(二):剪切破坏一一因为玻璃是有一定的厚度的,设厚为S在玻璃与铝合金接触的地方,有剪切力存在,考虑剪切面是矩形面,最大的剪切应力T=| X F A Q,力学简图如图四所示2 A铝合金图四铝合金侧面示意图1每个截面上,剪力F Q=2 p勸H,切面面积A = at, (t为铝合金厚度),最大剪3p H力为T=^,可见,最大剪力是一个跟铝合金长度a,宽度b,高h无关的量。

材料力学在生活中的应用

材料力学在生活中的应用

材料力学理论在生活中的应用这篇论文选取了三个生活实例,运用材料力学所学的知识,通过受力分析,应力分析,强度校核回答了三个基本问题:铝合金封的廊子窗格是否可以无限高;千斤顶的承载重量是否可以任意大小和桥梁。

关键词材料力学拉压强度挠度剪切压杆稳定组合变形受力单元体铝合金千斤顶1.铝合金封的廊子窗格是否可以无限高图一铝合金门窗、廊子走在大街上,我们可以看到各式各样的廊子样式,可以看到大小不一的窗格布置,学了材料力学这门课程,我们不禁要提问了,窗格尺寸的极限是多么大才能保证支撑它的铝合金材料安全,不会变形?现在就将这个模型抽象出来,假设铝合金材料是空心铝管,厚度可以任意选择,屈服强度取σ,只受玻璃给的压力(设玻璃居中,由于给定一段铝合金,主要承载件是玻璃,而且玻璃的相对总质量远远大于承载的铝合金的质量),外力⁄(忽略玻璃的宽度),玻璃高度为是均匀分布力,设普通玻璃的密度是ρkg mmH,取长度a mm的铝合金材料,宽度为b mm,高为h mm,如图二所示:图二 玻璃安装示意图 该结构危险点在铝合金与玻璃接触处,并且中间部位有一定的挠度(只要有承载,就一定有挠度),当承载到一定极限时,挠度太大不满足装配要求了,或者承载到一定极限就会使铝合金破坏。

情形(一):挠度w 不满足装配要求——将图二简化为图三(a)所示的力学简图,装配要求挠度值为[w],只要w ≤[w]即可。

首先,做外力矩M F ,单位力力矩图M̅,如图三(b)所示。

图三 (a) 简化模型图三 (b) 弯矩图 运用图乘法可以求的w=12×b 2×ρH 4×23×14×2=b ρH 48,进而,b ρH 48≤[w],可以满足装配要求。

如果给定了最大允许装配误差[w],知道铝合金管的宽b ,还知道所使用的玻璃的密度ρ,那么H ≤48[w]b ρ,也就是玻璃不可能无限高,是有一个极限值的。

情形(二):剪切破坏——因为玻璃是有一定的厚度的,设厚为δ在玻璃与铝合金接触的地方,有剪切力存在,考虑剪切面是矩形面,最大的剪切应力τ=32×F Q A ,力学简图如图四所示。

材料力学在生活中的应用

材料力学在生活中的应用
材料力学在生活中的应用
机设102班:王海雁 郑世荃 苏东运
材料力学简介 材料力学(Mecha材料nics of materials)是研究材 料在各种外力作用下产生的应变、应力、强度、刚 度、稳定和导致各种材料破坏的极限。
拉伸与压缩变形
• 液压传动机构中的活塞杆在油压和工作阻力作用 下受拉; • 内燃机的连杆在燃气爆发冲程中受压; • 起重机钢索在吊重物时,拉床的拉刀在拉削工件 时,都承受拉伸; • 千斤顶的螺杆在顶起重物时,则承受压缩; • 桁架中的杆件不是受拉便是受压。
剪切变形
• 生活中机械常用的连 接件,如铆钉、键、 销钉、螺栓等在连接 中出现的变形属于剪 切挤压变形,在设计 时主要考虑其剪切应 力。
扭转变形
• 汽车的传动轴、转向 轴、水轮机的主轴等 轴类变形属于扭转变 形。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
扭转变形的其他应用实例
弯曲变形
• 火车轴、起重机大梁 等的变形属于弯曲变 形。
其他弯曲变形实例
组合变形
• 车床主轴、电动机主 轴工作时同时发生扭 转、弯曲及压缩三种 变形。 • 钻床立柱同时发生拉 伸与弯曲两种变形。
应力集中
• 应力集中发生在切口 、切槽、油孔、螺纹 、轴肩等这些尺寸突 然改变处的横截面上 。
综合应用实例
谢谢观赏

材料力学在生活中的应用

材料力学在生活中的应用

材料力学在生活中的应用摘要:在高新技术的迅速发展的今天,各种土木建筑工程行业的迅速产生及壮大,使得材料力学知识在生活中得到广泛的运用。

尤其在机械器材的装载和运载过程的相关运用,以及在土木建筑工程中材料的强度、刚度、稳定性等知识得到广泛的运用。

以及各种机械元件工作许用应力的确定,机械可运载的最大载荷的确定等。

关键词:材料力学、强度、刚度、稳定性、变形、弯曲、千斤顶在实际生活中,有许多地方都要用到材料力学。

生活中机械常用的连接件,如铆钉、键、销钉、螺栓等的变形属于剪切变形,在设计时应主要考虑其剪切应力。

汽车的传动轴、转向轴、水轮机的主轴等发生的变形属于扭转变形。

火车轴、起重机大梁的变形均属于弯曲变形。

有些杆件在设计时必须同时考虑几个方面的变形,如车床主轴工作时同时发生扭转、弯曲及压缩三种基本变形;钻床立柱同时发生拉伸与弯曲两种变形。

在生活中我们用的很多包装袋上都会剪出一个小口,其原理就用到了材料力学的应力集中,使里面的食品便于撕开。

生活中很多结构或构件在工作时,对于弯曲变形都有一定的要求。

一类是要求构件的位移不得超过一定的数值。

例如行车大量在起吊重物时,若其弯曲变形过大,则小车行驶时就要发生振动;若传动轴的弯曲变形过大,不仅会使齿轮很好地啮合,还会使轴颈与轴承产生不均匀的磨损;输送管道的弯曲变形过大,会影响管道内物料的正常输送,还会出现积液、沉淀和法兰结合不密等现象;造纸机的轧辊,若弯曲变形过大,会生产出来的纸张薄厚不均匀,称为废品。

另一类是要求构件能产生足够大的变形。

例如车辆钢板弹簧,变形大可减缓车辆所受到的冲击;又如继电器中的簧片,为了有效地接通和断开电源,在电磁力作用下必须保证触电处有足够大的位移。

1.千斤顶的承载重量是否可以任意大小下面,就以我们常见的机械式千斤顶为例,利用材料力学的知识,分析它的规格参数与强度要求。

机械式千斤顶(如图一(a)示),设其丝杠长度为l ,有效直径为d ,弹性模量E ,材料抗压强度为,承载力大小为F ,规定稳定安全因数为。

《材料力学》教学中的一些生活和工程实例

《材料力学》教学中的一些生活和工程实例

《材料力学》教学中的一些生活和工程实例
《材料力学》是一门重要的工程学科,它涉及到材料的力学性能,以及材料在结构中的应用。

在教学中,我们可以用一些生活和工程实例来讲解材料力学的原理。

比如,我们可以用一个桥梁的例子来讲解材料力学。

桥梁是一种重要的结构,它的结构受
到许多外力的作用,比如风力、汽车的重量等。

因此,桥梁的设计必须考虑到材料的强度
和刚度,以及材料的抗压能力和抗拉能力。

另外,我们还可以用一个汽车的例子来讲解材料力学。

汽车的设计必须考虑到材料的强度
和刚度,以及材料的抗拉能力和抗压能力。

汽车的车身要求材料具有足够的强度和刚度,
以承受汽车的重量和外力,而车轮要求材料具有足够的抗拉能力和抗压能力,以承受汽车
的行驶和转弯。

此外,我们还可以用一个飞机的例子来讲解材料力学。

飞机的设计必须考虑到材料的强度
和刚度,以及材料的抗拉能力和抗压能力。

飞机的机身要求材料具有足够的强度和刚度,
以承受飞机的重量和外力,而飞机的机翼要求材料具有足够的抗拉能力和抗压能力,以承
受飞机的飞行和转弯。

总之,我们可以用一些生活和工程实例来讲解材料力学的原理,比如桥梁、汽车和飞机等,这些实例可以帮助我们更好地理解材料力学的原理。

材料力学在生活中的应用

材料力学在生活中的应用

材料力学在生活中的应用 Modified by JEEP on December 26th, 2020.材料力学理论在生活中的应用这篇论文选取了三个生活实例,运用材料力学所学的知识,通过受力分析,应力分析,强度校核回答了三个基本问题:铝合金封的廊子窗格是否可以无限高;千斤顶的承载重量是否可以任意大小和桥梁。

关键词材料力学拉压强度挠度剪切压杆稳定组合变形受力单元体铝合金千斤顶1.铝合金封的廊子窗格是否可以无限高图一铝合金门窗、廊子走在大街上,我们可以看到各式各样的廊子样式,可以看到大小不一的窗格布置,学了材料力学这门课程,我们不禁要提问了,窗格尺寸的极限是多么大才能保证支撑它的铝合金材料安全,不会变形现在就将这个模型抽象出来,假设铝合金材料是空心铝管,厚度可以任意选择,屈服强度取σ,只受玻璃给的压力(设玻璃居中,由于给定一段铝合金,主要承载件是玻璃,而且玻璃的相对总质量远远大于承载的铝合金的质量),外力是均匀分布力,设普⁄(忽略玻璃的宽度),玻璃高度为H,取长度a mm的铝合金通玻璃的密度是ρkg mm材料,宽度为b mm,高为h mm,如图二所示:图二玻璃安装示意图该结构危险点在铝合金与玻璃接触处,并且中间部位有一定的挠度(只要有承载,就一定有挠度),当承载到一定极限时,挠度太大不满足装配要求了,或者承载到一定极限就会使铝合金破坏。

情形(一):挠度w不满足装配要求——将图二简化为图三(a)所示的力学简图,装配要求挠度值为[w],只要w≤[w]即可。

首先,做外力矩M F,单位力力矩图M̅,如图三(b)所示。

图三 (a) 简化模型图三 (b) 弯矩图运用图乘法可以求的w=12×b2×ρH4×23×14×2=bρH48,进而,bρH48≤[w],可以满足装配要求。

如果给定了最大允许装配误差[w],知道铝合金管的宽b,还知道所使用的玻璃的密度ρ,那么H≤48[w]bρ,也就是玻璃不可能无限高,是有一个极限值的。

材料力学在生活中的应用

材料力学在生活中的应用

材料力学理论在生活中的应用这篇论文选取了三个生活实例,运用材料力学所学的知识,通过受力分析,应力分析,强度校核回答了三个基本问题:铝合金封的廊子窗格是否可以无限高;千斤顶的承载重量是否可以任意大小和桥梁。

关键词材料力学 拉压强度 挠度 剪切 压杆稳定 组合变形 受力单元体 铝合金 千斤顶1.铝合金封的廊子窗格是否可以无限高图一 铝合金门窗、廊子走在大街上,我们可以看到各式各样的廊子样式,可以看到大小不一的窗格布置,学了材料力学这门课程,我们不禁要提问了,窗格尺寸的极限是多么大才能保证支撑它的铝合金材料安全,不会变形?现在就将这个模型抽象出来,假设铝合金材料是空心铝管,厚度可以任意选择,屈服强度取σ,只受玻璃给的压力(设玻璃居中,由于给定一段铝合金,主要承载件是玻璃,而且玻璃的相对总质量远远大于承载的铝合金的质量),外力是均匀分布力,设普通玻璃的密度是ρkg mm ⁄(忽略玻璃的宽度),玻璃高度为H ,取长度a mm 的铝合金材料,宽度为b mm ,高为h mm ,如图二所示:图二 玻璃安装示意图该结构危险点在铝合金与玻璃接触处,并且中间部位有一定的挠度(只要有承载,就一定有挠度),当承载到一定极限时,挠度太大不满足装配要求了,或者承载到一定极限就会使铝合金破坏。

情形(一):挠度w 不满足装配要求——将图二简化为图三(a)所示的力学简图,装配要求挠度值为[w],只要w ≤[w]即可。

铝合金玻璃abh首先,做外力矩M F ,单位力力矩图M̅,如图三(b)所示。

图三 (a) 简化模型图三 (b) 弯矩图运用图乘法可以求的w=12×b2×ρH 4×23×14×2=b ρH 48,进而,b ρH 48≤[w],可以满足装配要求。

如果给定了最大允许装配误差[w],知道铝合金管的宽b ,还知道所使用的玻璃的密度ρ,那么H ≤48[w]b ρ,也就是玻璃不可能无限高,是有一个极限值的。

材料力学在生活中的应用

材料力学在生活中的应用

材料力学在生活中的应用摘要:在高新技术的迅速发展的今天,各种土木建筑工程行业的迅速产生及壮大,使得材料力学知识在生活中得到广泛的运用。

尤其在机械器材的装载和运载过程的相关运用,以及在土木建筑工程中材料的强度、刚度、稳定性等知识得到广泛的运用。

以及各种机械元件工作许用应力的确定,机械可运载的最大载荷的确定等。

b5E2RGbCAP关键词:材料力学、强度、刚度、稳定性、变形、弯曲、千斤顶在实际生活中,有许多地方都要用到材料力学。

生活中机械常用的连接件,如铆钉、键、销钉、螺栓等的变形属于剪切变形,在设计时应主要考虑其剪切应力。

汽车的传动轴、转向轴、水轮机的主轴等发生的变形属于扭转变形。

火车轴、起重机大梁的变形均属于弯曲变形。

有些杆件在设计时必须同时考虑几个方面的变形,如车床主轴工作时同时发生扭转、弯曲及压缩三种基本变形;钻床立柱同时发生拉伸与弯曲两种变形。

在生活中我们用的很多包装袋上都会剪出一个小口,其原理就用到了材料力学的应力集中,使里面的食品便于撕开。

生活中很多结构或构件在工作时,对于弯曲变形都有一定的要求。

一类是要求构件的位移不得超过一定的数值。

例如行车大量在起吊重物时,若其弯曲变形过大,则小车行驶时就要发生振动;若传动轴的弯曲变形过大,不仅会使齿轮很好地啮合,还会使轴颈与轴承产生不均匀的磨损;输送管道的弯曲变形过大,会影响管道内物料的正常输送,还会出现积液、沉淀和法兰结合不密等现象;造纸机的轧辊,若弯曲变形过大,会生产出来的纸张薄厚不均匀,称为废品。

另一类是要求构件能产生足够大的变形。

例如车辆钢板弹簧,变形大可减缓车辆所受到的冲击;又如继电器中的簧片,为了有效地接通和断开电源,在电磁力作用下必须保证触电处有足够大的位移。

plEanqFDPw1.千斤顶的承载重量是否可以任意大小下面,就以我们常见的机械式千斤顶为例,利用材料力学的知识,分析它的规格参数与强度要求。

机械式千斤顶(如图一(a)示),设其丝杠长度为I ,有效直径为d, 弹性模量E,材料抗压强度为,承载力大小为F,规定稳定安全因数为。

材料力学在生活中的应用

材料力学在生活中的应用

材料力学理论在生活中的应用这篇论文选取了三个生活实例,运用材料力学所学的知识,通过受力分析,应力分析,强度校核回答了三个基本问题:铝合金封的廊子窗格是否可以无限高;千斤顶的承载重量是否可以任意大小和桥梁。

关键词材料力学拉压强度挠度剪切压杆稳定组合变形受力单元体铝合金千斤顶1.铝合金封的廊子窗格是否可以无限高图一铝合金门窗、廊子走在大街上,我们可以看到各式各样的廊子样式,可以看到大小不一的窗格布置,学了材料力学这门课程,我们不禁要提问了,窗格尺寸的极限是多么大才能保证支撑它的铝合金材料安全,不会变形现在就将这个模型抽象出来,假设铝合金材料是空心铝管,厚度可以任意选择,屈服强度取σ,只受玻璃给的压力(设玻璃居中,由于给定一段铝合金,主要承载件是玻璃,而且玻璃的相对总质量远远大于承载的铝合金的质量),外力是均匀分布力,设普通玻璃⁄(忽略玻璃的宽度),玻璃高度为H,取长度a mm的铝合金材料,宽度的密度是ρkg mm为b mm,高为h mm,如图二所示:图二玻璃安装示意图该结构危险点在铝合金与玻璃接触处,并且中间部位有一定的挠度(只要有承载,就一定有挠度),当承载到一定极限时,挠度太大不满足装配要求了,或者承载到一定极限就会使铝合金破坏。

情形(一):挠度w 不满足装配要求——将图二简化为图三(a)所示的力学简图,装配要求挠度值为[w],只要w ≤[w]即可。

首先,做外力矩M F ,单位力力矩图M̅,如图三(b)所示。

图三 (a) 简化模型图三 (b) 弯矩图 运用图乘法可以求的w=12×b 2×ρH 4×23×14×2=b ρH 48,进而,b ρH 48≤[w],可以满足装配要求。

如果给定了最大允许装配误差[w],知道铝合金管的宽b ,还知道所使用的玻璃的密度ρ,那么H ≤48[w]b ρ,也就是玻璃不可能无限高,是有一个极限值的。

情形(二):剪切破坏——因为玻璃是有一定的厚度的,设厚为δ在玻璃与铝合金接触的地方,有剪切力存在,考虑剪切面是矩形面,最大的剪切应力τ=32×F Q A ,力学简图如图四所示。

材料力学在生活中的应用.doc

材料力学在生活中的应用.doc

材料力学在生活中的应用.doc材料力学是研究材料特性、应力应变关系及其变形和断裂等规律,以及受力或受热条件下材料的性能、结构和效应的工程科学与技术的总称。

它是掌握材料的基础,也是研究混凝土、木材、钢材、玻璃、橡胶等通常在工业和日常生活中应用最多的材料的基本理论和综合的方法。

在生活中,材料力学有广泛的应用,以满足人们的需求。

首先来讲讲材料力学在汽车领域的应用,不少汽车制造厂都是根据材料力学原理来进行设计和制造的。

只有充分考虑到不同部件在不同真实使用条件下变形和分析强度和稳定性,才能安全地保证汽车的安全性能。

此外,材料力学在结构机械和生产机械的设计和制造中得到了广泛的应用。

这类机械及其部件不仅需要具有超强的承载能力,而且要考虑到各种断裂模式、疲劳损伤及其非线性行为等,这要求结构机械和生产机械的设计和制造,都要考虑到材料力学这一学科原理。

材料力学在航空产品及其制造中应用更加广泛。

由于航空产品外形优美,体积小,结构复杂,需要考虑多种材料性能。

这些材料的强度、韧性、硬度等,需要经过严格的材料力学的理论研究和实验测试,才能确定。

在军用航空器的设计制造中,需要考虑材料力学各种因素,以确保其最大限度地提高效能、改善性能和保证安全。

最后,材料力学在土木工程、桥梁工程建设中也发挥了重要作用。

桥梁的设计需要考虑延展性、韧性、抗振性等性能的变化,以保证桥梁的安全稳定性以及延长使用寿命。

总之,材料力学在汽车、结构机械、生产机械、航空产品、土木工程和桥梁工程等方面有广泛的应用,充分展示了它在生活应用中的重要作用。

只有正确理解材料力学知识并运用得当,我们才能更好地使用所使用的材料,从而实现安全、经济而有效的生活。

用身边的例子讲材料力学

用身边的例子讲材料力学

用身边的例子讲材料力学
材料力学是研究材料的力学性能的学科,是工程力学的一个分支。

它既包括材料的力学性能的研究,也包括材料的结构和特性的研究。

用身边的例子来讲材料力学,可以从常见的物体中发现各种有趣的现象。

比如,玩具汽车的轮子,它们的外形是圆的,但实际上它们是由许多小的碎片组成的,这些碎片是通过一种叫做“压缩”的力学原理拼接而成的,这种力学原理可以让碎片在外力的作用下紧密联结在一起,形成一个稳定的整体。

再比如,一根绳子,它看上去是细长的,但实际上它是由许多细小的纤维组成的,这些纤维之间通过一种叫做“拉伸”的力学原理紧密结合在一起,形成一个稳定的整体,而这种力学原理可以让绳子有更强的承载能力。

最后,桥梁也是一个很好的例子,它们看上去很结实,但实际上它们是由许多小的金属组件组成的,这些组件之间通过一种叫做“弯曲”的力学原理紧密结合在一起,使桥梁有更强的承载能力,从而能够抗压和抗拉。

从上面的例子可以看出,材料力学是一个复杂而又有趣的学科,它涉及到许多不同的力学原理,可以让我们更好地了解材料的结构和性能,从而帮助我们更好地利用这些材料。

材料力学松弛现象举例说明

材料力学松弛现象举例说明

材料力学松弛现象举例说明松弛现象,听上去有点高大上,其实就是材料在受力后的“松弛”状态,跟我们生活中很多小事息息相关。

想象一下,你在家里拉扯一根橡皮筋,最开始的时候,它拉得很紧,像是绷紧了的弦,然而如果你不再用力,橡皮筋就慢慢地放松,变得柔软,这就是松弛现象在发挥作用。

生活中经常会看到这现象,比如你穿着一条新买的牛仔裤,刚穿上时,裤子紧得跟什么似的,过一会儿,你就发现,它变得松松垮垮,似乎在跟你说:“嘿,别那么紧张,咱们轻松点!”这时候,如果你跟牛仔裤之间有种心灵的默契,那种感觉就特别有趣。

再说说橡胶。

你知道那种黑色的橡胶垫吗?用来放在桌子上的,防滑的那种,刚开始的时候,放下去后,它很有弹性。

但时间一久,你会发现,它的弹性好像减弱了,变得没有之前那么紧致,这就是松弛现象的又一例子。

好比说你家的老猫,刚来的时候,活蹦乱跳,过了一段时间,可能就开始喜欢赖在沙发上,懒洋洋的,跟没事儿人一样,这其实也是一种放松的状态。

再来个形象点的例子。

想象一下,你跟朋友去玩滑板,开始时,大家都兴致勃勃,板子踩得飞快,结果没过多久,朋友们的体力就开始下降,有的甚至坐在地上喘气,哈哈,那时候滑板就成了“摆设”。

其实这也跟松弛现象有点关系,身体在经历了短时间的高强度活动后,渐渐地不想再发力了。

它们的能量被消耗,仿佛在说:“哎,今天就到此为止吧!”这一幕就像生活中的许多时刻,充满了无奈与幽默。

还有一种现象,大家应该都经历过,就是冬天的厚外套。

穿上后感觉好像能把自己裹得严严实实,暖和得跟小熊一样。

但待了一段时间,你会发现,外套的松弛感开始显现,腰带松了,袖子也变得有些松弛,仿佛在跟你开玩笑,似乎在说:“我还是想回到冬天的怀抱!”这时你可能会想到,要不要换个新款式,跟随潮流,结果一转眼,你又在一堆衣服里挑挑拣拣,哈哈,真是个无底洞。

再看看我们使用的材料,像是水泥或者钢筋,建筑工地上的材料。

刚浇筑的时候,水泥可是一副坚硬的样子,经过一段时间的养护,它的强度会有所下降,像是一个工作了一整天的搬砖工人,经过一夜的休息,第二天看起来似乎没那么精神了。

材料力学在生活中的应用

材料力学在生活中的应用

材料力学在生活中的应用Company number:【WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998】材料力学在生活中的应用摘要:在高新技术的迅速发展的今天,各种土木建筑工程行业的迅速产生及壮大,使得材料力学知识在生活中得到广泛的运用。

尤其在机械器材的装载和运载过程的相关运用,以及在土木建筑工程中材料的强度、刚度、稳定性等知识得到广泛的运用。

以及各种机械元件工作许用应力的确定,机械可运载的最大载荷的确定等。

关键词:材料力学、强度、刚度、稳定性、变形、弯曲、千斤顶在实际生活中,有许多地方都要用到材料力学。

生活中机械常用的连接件,如铆钉、键、销钉、螺栓等的变形属于剪切变形,在设计时应主要考虑其剪切应力。

汽车的传动轴、转向轴、水轮机的主轴等发生的变形属于扭转变形。

火车轴、起重机大梁的变形均属于弯曲变形。

有些杆件在设计时必须同时考虑几个方面的变形,如车床主轴工作时同时发生扭转、弯曲及压缩三种基本变形;钻床立柱同时发生拉伸与弯曲两种变形。

在生活中我们用的很多包装袋上都会剪出一个小口,其原理就用到了材料力学的应力集中,使里面的食品便于撕开。

生活中很多结构或构件在工作时,对于弯曲变形都有一定的要求。

一类是要求构件的位移不得超过一定的数值。

例如行车大量在起吊重物时,若其弯曲变形过大,则小车行驶时就要发生振动;若传动轴的弯曲变形过大,不仅会使齿轮很好地啮合,还会使轴颈与轴承产生不均匀的磨损;输送管道的弯曲变形过大,会影响管道内物料的正常输送,还会出现积液、沉淀和法兰结合不密等现象;造纸机的轧辊,若弯曲变形过大,会生产出来的纸张薄厚不均匀,称为废品。

另一类是要求构件能产生足够大的变形。

例如车辆钢板弹簧,变形大可减缓车辆所受到的冲击;又如继电器中的簧片,为了有效地接通和断开电源,在电磁力作用下必须保证触电处有足够大的位移。

1.千斤顶的承载重量是否可以任意大小下面,就以我们常见的机械式千斤顶为例,利用材料力学的知识,分析它的规格参数与强度要求。

材料力学在生活中的应用

材料力学在生活中的应用

材料力学在生活中的应用工程力学是研究有关物质宏观运动规律,及其应用的科学。

工程力学提出问题,力学的研究成果改进工程设计思想。

从工程上的应用来说,工程力学包括:质点及刚体力学,固体力学,流体力学,流变学,土力学,岩体力学等。

人类对力学的一些基本原理的认识,一直可以追溯到史前时代。

在中国古代及古希腊的著作中,已有关于力学的叙述。

但在中世纪以前的建筑物是靠经验建造的。

1638年3月伽利略出版的著作《关于两门新科学的谈话和数学证明》被认为是世界上第一本材料力学著作,但他对于梁内应力分布的研究还是很不成熟的。

纳维于1819年提出了关于梁的强度及挠度的完整解法。

1821年5月14日,纳维在巴黎科学院宣读的论文《在一物体的表面及其内部各点均应成立的平衡及运动的一般方程式》,这被认为是弹性理论的创始。

其后,1870年圣维南又发表了关于塑性理论的论文水力学也是一门古老的学科。

早在中国春秋战国时期(公元前5~前4世纪),墨翟就在《墨经》中叙述过物体所受浮力与其排开的液体体积之间的关系。

欧拉提出了理想流体的运动方程式。

物体流变学是研究较广义的力学运动的一个新学科。

1929年,美国的宾厄姆倡议设立流变学学会,这门学科才受到了普遍的重视。

它分实验研究和理论分析与计算两个方面。

但两者往往是综合运用,互相促进。

工程力学:包括实验力学,结构检验,结构试验分析。

模型试验分部分模型和整体模型试验。

结构的现场测试包括结构构件的试验及整体结构的试验。

实验研究是验证和发展理论分析和计算方法的主要手段。

结构的现场测试还有其他的目的:1.验证结构的机能与安全性是否符合结构的计划、设计与施工的要求;2.对结构在使用阶段中的健全性的鉴定,并得到维修及加固的资料。

结构理论分析的步骤是首先确定计算模型,然后选择计算方法。

固体力学包括材料力学、结构力学、弹性力学、塑性力学、复合材料力学以及断裂力学等。

尤其是前三门力学在土木建筑工程上的应用广泛,习惯上把这三门学科统称为建筑力学,以表示这是一门用力学的一般原理研究各种作用对各种形式的土木建筑物的影响的学科。

材料力学在生活中的应用【范本模板】

材料力学在生活中的应用【范本模板】

材料力学在生活中的应用摘要:在高新技术的迅速发展的今天,各种土木建筑工程行业的迅速产生及壮大,使得材料力学知识在生活中得到广泛的运用。

尤其在机械器材的装载和运载过程的相关运用,以及在土木建筑工程中材料的强度、刚度、稳定性等知识得到广泛的运用.以及各种机械元件工作许用应力的确定,机械可运载的最大载荷的确定等。

关键词:材料力学、强度、刚度、稳定性、变形、弯曲、千斤顶在实际生活中,有许多地方都要用到材料力学。

生活中机械常用的连接件,如铆钉、键、销钉、螺栓等的变形属于剪切变形,在设计时应主要考虑其剪切应力。

汽车的传动轴、转向轴、水轮机的主轴等发生的变形属于扭转变形。

火车轴、起重机大梁的变形均属于弯曲变形.有些杆件在设计时必须同时考虑几个方面的变形,如车床主轴工作时同时发生扭转、弯曲及压缩三种基本变形;钻床立柱同时发生拉伸与弯曲两种变形。

在生活中我们用的很多包装袋上都会剪出一个小口,其原理就用到了材料力学的应力集中,使里面的食品便于撕开。

生活中很多结构或构件在工作时,对于弯曲变形都有一定的要求。

一类是要求构件的位移不得超过一定的数值。

例如行车大量在起吊重物时,若其弯曲变形过大,则小车行驶时就要发生振动;若传动轴的弯曲变形过大,不仅会使齿轮很好地啮合,还会使轴颈与轴承产生不均匀的磨损;输送管道的弯曲变形过大,会影响管道内物料的正常输送,还会出现积液、沉淀和法兰结合不密等现象;造纸机的轧辊,若弯曲变形过大,会生产出来的纸张薄厚不均匀,称为废品.另一类是要求构件能产生足够大的变形.例如车辆钢板弹簧,变形大可减缓车辆所受到的冲击;又如继电器中的簧片,为了有效地接通和断开电源,在电磁力作用下必须保证触电处有足够大的位移。

1.千斤顶的承载重量是否可以任意大小下面,就以我们常见的机械式千斤顶为例,利用材料力学的知识,分析它的规格参数与强度要求。

机械式千斤顶(如图一(a )示),设其丝杠长度为l ,有效直径为d ,弹性模量E ,材料抗压强度为,承载力大小为F ,规定稳定安全因数为。

材料力学 典型案例

材料力学 典型案例

材料力学典型案例材料力学典型案例:1. 悬臂梁的弯曲问题悬臂梁是一种常见的结构,经常用于桥梁、楼梯和支撑物等。

在悬臂梁的弯曲问题中,常常需要计算梁的挠度和应力分布。

通过应用材料力学的理论和公式,可以准确计算出悬臂梁在外力作用下的弯曲情况,并确定梁的安全性。

2. 拉伸试验中的应力应变关系拉伸试验是材料力学中常用的实验方法之一,用于确定材料的力学性质。

在拉伸试验中,通过施加不断增加的拉伸力,测量材料的应变和应力,得到应力应变关系曲线。

该曲线可以描述材料在拉伸过程中的变形和破坏行为。

3. 管道的弯曲问题管道的弯曲问题是材料力学中的一个重要问题。

在工程实践中,经常需要对管道进行弯曲设计和分析。

通过应用材料力学的理论和方法,可以计算出管道在外力作用下的应力和变形情况,从而确定管道的强度和稳定性。

4. 钢筋混凝土梁的受弯问题钢筋混凝土梁是建筑结构中常用的承载构件之一。

在设计和施工过程中,需要对钢筋混凝土梁的受弯性能进行分析和计算。

通过应用材料力学的理论和公式,可以确定钢筋混凝土梁在受弯作用下的应力和变形情况,并评估梁的承载能力和安全性。

5. 地基沉降引起的结构变形问题地基沉降是建筑结构中常见的问题之一,它会导致结构的变形和破坏。

通过应用材料力学的理论和方法,可以计算出地基沉降引起的结构变形和应力分布,从而评估结构的稳定性和安全性,并提出相应的加固措施。

6. 薄壁容器的承载问题薄壁容器是化工和食品等行业常用的储存和运输设备。

在设计和使用过程中,需要对薄壁容器的承载能力进行评估。

通过应用材料力学的理论和公式,可以计算出薄壁容器在内外压力作用下的应力和变形情况,从而确定容器的安全性和可靠性。

7. 斜拉桥的稳定性问题斜拉桥是一种特殊的桥梁结构,具有较大的跨度和较轻的自重。

在斜拉桥的设计和施工过程中,需要对桥梁的稳定性进行分析和计算。

通过应用材料力学的理论和方法,可以确定斜拉桥在外力作用下的应力和变形情况,从而评估桥梁的稳定性和安全性。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

生活中的材料力学罗晖淼 051310712摘要:在我们身边的每一个角落都运用到了材料力学的原理。

学完材料力学之后,用另一个角度去剖析生活中的材料力学现象,别有一番风味。

关键字:应力集中,动载荷,稳定性一:应力集中大家可能都有过类似的体验,那就是有些零食的外包装非常平整美观,可是却不实用,它们经常因为撕不开而遭到我们的嫌弃。

相反,有些小零食的包装袋上会有一排锯齿的形状,而当我们沿着锯齿的凹槽撕的时候,无论这个包装所用的材料多么特殊,都能轻松地撕开一个大口子。

这是为什么呢?这其实运用到了圣维南原理。

当我们沿着锯齿的凹槽撕的时候,手指所加的力是垂直于包装袋的,因此切应力都集中在了凹槽处,即产生应力集中现象。

此时凹槽处的切应力会急剧增大,那么只要手指稍稍用力,就很容易从这个凹槽将包装袋撕开。

这种应用应力集中的现象生活中还有很多。

比如掰黄瓜,有时候我们想把黄瓜掰成两段时,往往会先用指甲在黄瓜中间掐一个小缝,然后双手用力一掰,黄瓜就很容易被掰成两段。

同样的,因为在小缝处应力集中,黄瓜上作用的两个力矩使得缝隙处的切应力急剧增大,于是黄瓜中间截面发生脆断。

再比如撕布条,如果一块完整的布条要将其撕成两半是很困难的,除非有很大的力把它拉断,而我们一般人是没有那么大的力气的,怎么办呢?通常我们会用剪刀在布条上剪出一个小缺口,然后沿着缺口撕开布条,其原理和食品包装袋是一样的。

既然应力集中给我们的生活带来了这么多的便利,那是不是应力集中越多越好呢?其实并不是,在工程上,基本都需要避免应力集中。

像那些大桥,飞机,机床,建筑等大型工业结构,为了保证其坚固耐用寿命长,容易发生应力集中的地方如铆钉连接都需要特别地注意。

所以工字钢并不是标准的工字型,在直角处都改造成了弧线形过度,就是为了防止工字钢因应力集中而断裂。

工程上的这些问题可比生活中的小问题严重得多,一个小问题都有可能导致重大的事故。

曾经有一起飞行事故:飞机起落架里的一个小零件由于应力集中而发生断裂,卡在那里,导致起落架无法放下。

不过还好,凭借飞行员高超的技术最终还是平安降落了。

二:动载荷生活中其实有一个有趣的小现象:在称体重时,如果很缓慢地站上去,体重计的示数也将慢慢增加,直至我们的真实体重,而如果我们一下子跳上去,体重计会在一瞬间飙到一百多公斤,然后再降回到我们的真实体重。

这又是为什么呢?这里其实运用到了冲击载荷的知识。

自由落体冲击是的动荷因数为:std h K ∆++=211假设我们突然站上体重计时h=0,那么动荷因数就为2,也就是说站上去的那一瞬间给体重计加的动载荷是我们正常体重的2倍,所以我们能看到体重计示数一下升到一百多公斤。

不过,这样的动载荷其实并不好,如果经常这样称体重,容易损坏体重计。

同样的还有一个例子就是在乘电梯时也应该注意不要上下乱跳。

有时和小孩一起乘坐电梯的时候会看到调皮的小孩在电梯里乱跳,这时我们会明显感觉到电梯剧烈地抖动,甚至还会害怕拉电梯的绳索崩断。

可是小孩并不是太重,为什么能让电梯有如此大的反应呢?我们通过上述的动荷因数来分析一下:假设是一个小学生,他的体重是30公斤,这时他已经跳起在半空中,一个小学生大概跳0.2米。

因为他在半空中,所以这时他对电梯的作用载荷为0,落回电梯上时,动荷因数为2.007,也就是2。

那么他将给电梯带来600牛的动载荷,而起跳前向下蹬时也会给电梯带来这么多的动载荷。

电梯在相差600牛的两个载荷之间来回转换,对拉电梯的绳索也是一次次的冲击力,假如这个电梯质量并不是非常好,绳索很容易就断了,那么就会造成惨重的人员伤亡和经济损失。

因此我们乘坐电梯时应该安安静静地乘坐,不能在电梯里打闹,上蹿下跳,为了自己,也为了他人的安全。

曾经看过一个电视节目,上面有一个游戏,让参与者把一枚鸡蛋抛过头顶,然后用一个陶瓷盘子接住鸡蛋,但不能让鸡蛋破碎。

当时很多人都是把鸡蛋往上一扔,傻傻地站在那等,结果无一例外,鸡蛋全都碎了。

最后有一个聪明的观众站出来,他把鸡蛋往上一扔,手里的盘子也随鸡蛋移动,当鸡蛋下落时,手拿着盘子也按着鸡蛋的轨迹慢慢下落,逐渐停稳鸡蛋,成功了。

这里利用的就是减小动载荷的原理。

其他人选择直接接住鸡蛋,h 很大,导致动荷因数大,鸡蛋自然经受不住那么大的动载荷。

而那位观众让鸡蛋从刚下落时就开始作用动载荷,但每次h 都几乎为0,动荷因数几乎都为2。

鸡蛋势能转换为许许多多次动载荷做的功,于是鸡蛋就不会因为瞬间巨大的冲击力而破碎。

然而这些只是防止动载荷方面的一些例子,生活中还有很多地方恰恰利用了动载荷的特点,从而帮助人们更加省力,我们最熟悉的就是用锤子敲钉子了。

想要把钉子深深插入墙壁中,如果用手去按钉子,那就算花很大的力也不一定能实现要求,而且手会很疼。

我们通常是借用锤子来实现,用力挥动锤子,砸在钉子上,将产生很大的水平冲击力,可以将钉子敲入墙壁。

水平冲击的动荷因数为:st d g v K ∆=2可见,挥动锤子的速度越大,给钉子的动载荷就越大,就越容易将钉子敲入墙壁中。

同样的道理还有打桩机,打桩机利用的是垂直冲击,实现将木桩深深打入地基里。

三:稳定性稳定性的应用可以说是无处不在。

好多同学都有一把小铁尺,平时课间时会拿出来玩。

当我们给铁尺两端加压时,按道理钢铁是非常坚硬的,不应该被我们压坏。

然而事实却是,稍微加大一点力,铁尺就会被我们压弯甚至掰断。

究其原因,我们可以把这个过程简化为两段铰支受压的模型。

这时铁尺失稳的临界压力公式为: 22l EIF cr π=铁尺的l 和E 是固定的,所以临界压力取决于I 。

但是铁尺是厚度很小的板状物,从那个最小截面看过去,I 是很小的。

因此铁尺沿那个方向失稳的临界压力很小,我们也就可以轻松地掰弯它。

江湖上有一种名叫“钢枪刺喉”的骗人把戏,那些自称刀枪不入的人,表演时由助手将一根长枪刺向他们的喉咙并挤压,最终长枪断了,他的喉咙却安然无恙。

没有什么文化的老百姓看了会觉得很神奇并花钱拜他们为大师,希望传授点秘诀。

然而这些所谓的气功大师并没有什么特别之处,钢枪刺喉也只是一个很普通的把戏。

下面来分析一下这里面的原理。

首先那种钢枪必须得自己准备,枪头必须是钝的,或者说到不足以刺穿人的皮肤的程度即可。

而且表演时并不是顶在喉咙部位,而是顶在喉咙下方的胸骨上,这样就避开了喉部这样的脆弱的部分。

不过最重要的部分就是长枪的柄了,他们准备这个柄的时候肯定是找那些弹性模量特别小的材料,并且做出来的柄也是又细又长。

整个过程也可以简化为两段铰支的模型,而根据上面的公式,他们在准备时增大了l ,且减小了E 和I ,大大减小了失稳的临界压力,这样一来,江湖骗子们轻轻松松地就可以把长枪压断。

其实只要是枪柄选择合理,我们每一个人都可以做到。

以上只是一些普通的失稳现象,而现实生活中,为了保持结构的稳定,我们都需要采取一些措施来防止失稳。

比如对于一些小树苗,它们的树干还不成熟,不够粗壮,也许被大雪一压或者大风一吹,树干就会因失稳而折断。

因此在树木成长的初期,我们通常会在树木周围架起支撑架来保护树木,这个现象在城市里特别普遍,到处都能看到。

由于是一端固定,一端自由,其临界压力为:224l EIF cr π=这里支撑架的存在就使得l 减小了很多,从而大大提高了它的临界压力,树木便不那么容易倒。

还比如工程上面常见的脚手架和塔吊。

随着楼房的增高,这些工具也必须随着楼房一起升高,而升得越高,l越大,失稳的临界压力就越小,危险性也不断增大。

因此,在工程上通常都是每隔几层楼就将塔吊或脚手架和建筑物本身连在一起,将l 控制在安全范围之内。

四:心得体会上学期的理论力学让我明白的多个物体相互作用时各个点力的大小。

而经过一学期材料力学的学习,我对研究对象的内力有了更深的理解。

首先是一个单独对象的内力。

根据所受力和力矩方向的不同可以分为拉力,压力,剪力,扭矩,弯矩。

再由截面法可以画出杆件的内力图,为后面的研究提供了极大地便利。

可是为了进一步研究这些内力给对象带来了什么样的影响,又引出了应力,应变,变形,位移等概念,利用这些关系就可以列出受力对象之间的变形关系,从而可以解决理论力学无法解决的超静定问题。

再后来又学习了对应力应变的一些分析方法以及稳定性和动载荷的分析研究。

有了这些知识做基础,我对生活中或者工程上的一些问题现象就有了更深的理解,也能通过合理运用这些知识来解释那些现象。

从这门课我真的有学到一些有用的知识,相信在以后工作中定能受益。

在看完材料力学漫谈系列讲座之后,更是对生活中的许多原来不懂的现象有了新一层次的认识。

老师在短短六集的讲座中列举了50几个例子,从古代兵器到现代雕刻,从自然生物到房屋建筑,从先秦栈道到工程大桥,从安全事故到保护措施,几乎涵盖了生活的方方面面。

而且讲课风格也很风趣严谨,引人深思。

感谢材料力学,人类的进步和材料力学息息相关。

南京航空航天大学2015.6.17。

相关文档
最新文档