材料力学：第12章 组合变形
《材料力学组合变形》课件
拉伸与压缩组合变形的分析方法
01
02
03
弹性分析方法
基于弹性力学的基本原理 ，通过求解弹性方程来分 析杆件内部的应力和应变 分布。
塑性分析方法
在材料进入塑性阶段后， 采用塑性力学的基本理论 来分析杆件的承载能力和 变形行为。
材料力学在组合变形中的应用实例
01
02
03
04
桥梁工程
桥梁的受力分析、桥墩的稳定 性分析等。
建筑结构
高层建筑、大跨度结构的受力 分析、抗震设计等。
机械工程
机械零件的强度、刚度和稳定 性分析，如轴、轴承、齿轮等
。
航空航天
飞机和航天器的结构分析、材 料选择和制造工艺等。
材料力学在组合变形中的发展趋势
特点
剪切与扭转组合变形具有复杂性和多样性，其变形行为受到多种因素的影响，如 材料的性质、杆件的长度和截面尺寸、剪切和扭转的相对大小等。
剪切与扭转组合变形的分析方法
1 2 3
工程近似法
在分析剪切与扭转组合变形时，通常采用工程近 似法，通过简化模型和假设来计算杆件的应力和 变形。
有限元法
有限元法是一种数值分析方法，可以模拟杆件在 剪切与扭转组合变形中的真实行为，提供更精确 的结果。
弯曲组合变形的分析方法
叠加法
刚度矩阵法
叠加法是分析弯曲组合变形的基本方 法之一。该方法基于线性弹性力学理 论，认为各种基本变形的应力、应变 分量可以分别计算，然后按照线性叠 加原理得到最终的应力、应变分布。
刚度矩阵法是通过建立物体内任意一 点的应力、应变与外力之间的关系， 来求解复杂变形问题的一种方法。对 于弯曲组合变形，可以通过构建系统 的刚度矩阵来求解。
材料力学面试重点概念36题
材料力学面试重点概念36题第一章绪论1.什么是强度、刚度、稳定性?答:(1)强度:抵抗破坏的能力(2)刚度:抵抗变形的能力(3)稳定性:细长压杆不失稳。
2、材料力学中的物性假设是?答：（1)连续性；物体内部的各物理量可用连续函数表示。
(2)均匀性:构件内各处的力学性能相同。
(3)各向同性:物体内各方向力学性能相同。
3.材料力学与理论力学的关系答:相同点:材力与理力:平衡问题，两者相同不同点:理论力学描述的是刚体，而材料力学描述的是变形体。
4.变形基本形式有答:拉伸或压缩、剪切、扭转、弯曲。
5.材料力学中涉及到的内力有哪些?通常用什么方法求解内力?答:(1)轴力，剪力，弯矩，扭矩。
(2)用截面法求解内力。
6，变形可分为?答:1)、弹性变形:解除外力后能完全消失的变形2)、塑性变形:解除外力后不能消失的永久变形7，什么是切应力互等定理答:受力构件内任意一点两个相互垂直面上，切应力总是成对产生，它们的大小8，什么是纯剪切?答:单元体各侧面上只有切应力而无正应力的受力状态，称为纯剪切应力状态。
9、材料力学中有哪些平面假设1）拉(压)杆的平面假设实验:横截面各点变形相同，则内力均匀分布，即应力处处相等。
2)圆轴扭转的平面假设实验:圆轴横截面始终保持平面，但刚性地绕轴线转过一个角度。
横截面上正应力为零。
3)纯弯曲梁的平面假设实验:梁横截面在变形后仍然保持为平面且垂直于梁的纵向纤维;正应力成线性分布规律。
第二、三章轴向拉压应力表嘻10、轴向拉伸或压缩有什么受力特点和变形特点。
答:(1)受力特点:外力的合力作用线与杆的轴线重合。
(2)变形特点:沿轴向伸长或缩短。
11，什么叫强度条件?利用强度条件可以解决哪些形式的强度问题?要使杆件能正常工作，杆内(构件内)的最大工作应力不超过材料的许用应力，即≤[σ],称为强度条件。
σmax=F NmaxA利用强度条件可以解决:1)结构的强度校核；2)结构的截面尺寸设计;3)估算结构所能承受的最大外荷载。
材料力学组合变形
材料力学组合变形材料力学是研究物质内部相互作用和外部受力作用下物质的变形和破坏规律的一门学科。
在材料力学中，组合变形是一个重要的研究方向，它涉及到材料在多种力的作用下所产生的复合变形情况。
本文将就材料力学组合变形进行探讨。
首先，我们来了解一下组合变形的概念。
组合变形是指材料在受到多种力的作用下，所产生的复合变形情况。
这些力可以是拉力、压力、扭矩等多种形式，它们同时作用于材料上，导致材料产生复杂的变形情况。
组合变形的研究对于材料的设计和应用具有重要意义。
在研究组合变形时，我们需要考虑材料的本构关系。
材料的本构关系描述了材料的应力-应变关系，它是材料力学研究的基础。
在组合变形的情况下，材料的本构关系会受到多种力的影响，从而导致材料的变形行为发生变化。
因此，我们需要对材料的本构关系进行深入的研究，以更好地理解组合变形的规律。
另外，材料的微观结构对于组合变形也有着重要的影响。
材料的微观结构决定了材料的力学性能，不同的微观结构会导致材料在组合变形时表现出不同的变形行为。
因此，我们需要通过实验和理论分析来揭示材料微观结构与组合变形之间的关系，为材料的设计和应用提供理论依据。
此外，材料的加工工艺也会对组合变形产生影响。
在材料的加工过程中，可能会受到多种力的作用，导致材料产生组合变形。
因此，我们需要对材料的加工工艺进行研究，以了解加工过程中可能产生的组合变形情况，并提出相应的改进措施。
综上所述，材料力学组合变形是一个复杂而又重要的研究领域。
通过对材料的本构关系、微观结构和加工工艺的研究，我们可以更好地理解材料在多种力作用下的变形行为，为材料的设计和应用提供理论支持。
希望本文的内容能对材料力学组合变形的研究有所帮助。
材料力学组合变形
解：（1）计算横截面的形心、 面积、惯性矩
A 15000mm2
M FN
z0 75mm z1 125 mm I y 5.31107 mm4 （2）立柱横截面的内力
50
FN F
150
M F350 75103
50
150
0.425F
A 15000mm2
§6-2 拉伸（或压缩）与弯曲的组合
一、受力特点
作用在杆件上的外力既有轴向拉( 压 )力,还有横向力
二、变形特点
杆件将发生拉伸 （压缩 ）与弯曲组合变形
示例1 F1 产生弯曲变形
F2
F2 产生拉伸变形 示例2 Fy 产生弯曲变形
Fx 产生拉伸变形
F1 F2
Fy
F
Fx
三、内力分析
横截面上内力
1.拉(压) :轴力 FN （axial force）
§6-1 组合变形与叠加原理
基本变形 构件只发生一种变形；
轴向拉压、扭转、平面弯曲、剪切；
组合变形：
构件在外载的作用下，同时发生两种或两种以上基本变形。
F2 F1
F
M F
z
x y
P q
hg
水坝
1、研究方法：
将复杂变形分解成基本变形； 独立计算每一基本变形的各自的内力、应力、应变、位移。
叠加
形成构件在组合变形下的内力、应力、应变、位移。
查型钢表，可选用16号钢，W 141 cm3, A 26.1cm2，
按弯压组合强度条件，可知C点左侧截面下边缘各点压应
力最大：
cmax
FN A
M max W
94.3MPa
说明所选工字钢合适。
例6.2 铸铁压力机框架，立柱横截面尺寸如图所示，
材料力学组合变形答案
材料力学组合变形答案【篇一：材料力学组合变形及连接部分计算答案】，试求危险截面上的最大正应力。
解：危险截面在固定端m，，==返回8-2 受集度为的均布荷载作用的矩形截面简支梁，其荷载作用面与梁的纵向对称面间的夹角为梁的尺寸为m，，如图所示。
已知该梁材料的弹性模量mm，mm；许用应力；；许可挠度。
试校核梁的强度和刚度。
解：=，强度安全，==返回刚度安全。
8-3(8-5) 图示一悬臂滑车架，杆ab为18号工字钢，其长度为m。
试求当荷载作用在ab的中点d处时，杆内的最大正应力。
设工字钢的自重可略去不计。
解：18号工字钢，，ab杆系弯压组合变形。
，，====返回8-4(8-6) 砖砌烟囱高重kn，受m，底截面m-m的外径的风力作用。
试求：m，内径m，自（1）烟囱底截面上的最大压应力；（2）若烟囱的基础埋深许用压应力m，基础及填土自重按，圆形基础的直径d应为多大？计算，土壤的注：计算风力时，可略去烟囱直径的变化，把它看作是等截面的。
解：烟囱底截面上的最大压应力：=土壤上的最大压应力=：即即解得：返回m8-5(8-8) 试求图示杆内的最大正应力。
力f与杆的轴线平行。
解：固定端为危险截面，其中：轴力，弯矩，，z为形心主轴。
=a点拉应力最大==b点压应力最大==因此返回8-6(8-9) 有一座高为1.2m、厚为0.3m的混凝土墙，浇筑于牢固的基础上，用作挡水用的小坝。
试求：（1）当水位达到墙顶时墙底处的最大拉应力和最大压应力（设混凝土的密度为）；（2）如果要求混凝土中没有拉应力，试问最大许可水深h为多大？解：以单位宽度的水坝计算：水压：混凝土对墙底的压力为：墙坝的弯曲截面系数：墙坝的截面面积：墙底处的最大拉应力为：【篇二：材料力学b试题8组合变形】心压缩杆，截面的中性轴与外力作用点位于截面形心的两侧，则外力作用点到形心的距离e和中性轴到形心的距离d之间的关系有四种答案： (a)e?d；(b) e?d；(c) e越小，d越大； (d) e越大，d越大。
《材料力学》习题集
《材料力学》第01章在线测试第一题、单项选择题（每题1分，5道题共5分）1、材料力学的研究对象是A、板B、壳C、实体D、杆件2、由于什么假设，可以将微元体的研究结果用于整个构件。
A、连续性假设B、均匀性假设C、各向同性假设D、小变形假设3、小变形假设指的是A、构件的变形很小B、构件没有变形是刚性的C、构件的变形可以忽略不计D、构件的变形比其几何尺寸小得多4、材料安全正常地的工作时允许承受的最大应力值是A、比例极限B、屈服极限C、强度极限D、[σ]5、长度、横截面和轴力相同的钢拉杆和铝拉杆的关系是两者的A、轴力和应力相同B、允许荷载相同C、纵向线应变相同D、伸长量相同第二题、多项选择题（每题2分，5道题共10分）1、各向同性假设是指材料在各个方向A、弹性模量具有相同的值B、变形相同C、具有相同的强度D、应力相同E、应力和变形的关系是相同2、下列材料可以认为是各向同性的是A、钢材B、浇注质量很好的混凝土C、木材D、塑料E、竹材3、下列哪些变形属于基本变形？A、轴向拉伸B、轴向压缩C、扭转D、偏心压缩E、剪切4、杆件的几何特征是A、长度远远大于截面的宽度B、长度远远大于截面的高度C、杆件三个方向的尺寸几乎一样大D、后度远远小于表面尺寸E、细长的构件5、下列哪些因素与材料的力学性质有关？A、构件的强度B、构件的刚度C、构件的稳定性D、静定构件的内力E、静定构件的反力第三题、判断题（每题1分，5道题共5分）1、同时受有多个外力作用的而引起的变形叫组合变形。
2、构件的刚度是指构件抵抗变形的能力。
3、杆件的轴线使其横截面形心的连线。
4、混凝土不能作为各向同性材料。
5、自然界中有一类物体，当外力解除后不留下任何残余变形，这类物体称为理想弹性体。
《材料力学》第02章在线测试第一题、单项选择题（每题1分，5道题共5分）1、拉压杆的受力特点是外力的合力作用线与杆的轴线A、平行B、相交C、垂直D、重合2、轴向压杆的变形特点是A、轴向伸长横向收缩B、轴向伸长横向伸长C、轴向收缩横向收缩D、轴向收缩横向伸长3、工程上常把延伸率大于多少的材料成为塑性材料？A、10％B、15％C、3％D、5％4、两根长度、容重相同的悬挂杆横截面面积分别为A2和A1，设N1、N2、σ1、σ2分别为两杆中的最大轴力和应力，则A、N1＝N2、σ1＝σ2B、N1≠N2、σ1＝σ2C、N1＝N2、σ1≠σ2D、N1≠N2、σ1≠σ25、一圆截面直杆，两端受的拉力相同，若将长度增大一倍其他条件不变，则下列结论错误的是A、轴力不变B、应力不变C、应变不变D、伸长量不变第二题、多项选择题（每题2分，5道题共10分）1、下列结果正确的是A、1MPa＝1000000PaB、1MPa＝1000000N/m2C、1MPa＝1N/mm2D、1MPa＝1N/m2E、1MPa＝1000000N/mm22、低碳钢的拉伸图有哪四个阶段？A、弹性阶段B、比例阶段C、屈服阶段D、强化阶段E、颈缩阶段3、材料的极限应力是A、低碳钢是屈服极限B、其他塑性材料是名义屈服极限C、脆性材料是强度极限D、低碳钢是比例极限E、低碳钢是强度极限4、衡量材料强度的两个重要的指标是A、屈服极限B、强度极限C、比例极限D、弹性极限E、最大应力5、若两等直杆的横截面面积相同、长度不相同、两端受到的拉力相同，材料相同，那么两者A、轴力相同B、应力相同C、纵向线应变相同D、伸长量相同E、抗拉刚度相同第三题、判断题（每题1分，5道题共5分）1、应力分两种，即正应力和剪应力。
复合材料力学答案
复合材料力学答案【篇一：材料力学】教程第二版 pdf格式下载单辉祖主编本书是单辉祖主编《材料力学教程》的第2版。
是根据高等工业院校《材料力学教学基本要求》修订而成。
可作为一般高等工业院校中、少学时类材料力学课程的教材，也可作为多学时类材料力学课程基本部分的教材，还可供有关工程技术人员参考。
内容简介回到顶部↑本教村是普通高等教育“十五”国家级规划教材。
. 本教材仍保持第一版模块式的特点，由《材料力学(Ⅰ)》与《材料力学(Ⅱ)》两部分组成。
《材料力学(Ⅰ)》包括材料力学的基本部分，涉及杆件变形的基本形式与组合形式，涵盖强度、刚度与稳定性问题。
《材料力学(Ⅱ)》包括材料力学的加深与扩展部分。
本书为《材料力学(Ⅱ)》，包括非对称弯曲与特殊梁能量法(二)、能量法(二)、静不定问题分析、杆与杆系分析的计算机方法、应力分析的实验方法、疲劳与断裂以及考虑材料塑性的强度计算等八章。
各章均附有复匀题与习题，个别章还安排了利用计算机解题的作业。
..与第一版相同，本教材具有论述严谨、文字精炼、重视基础与应用、重视学生能力培养、专业面宽与教学适用性强等特点，而且，在选材与论述上，特别注意与近代力学的发展相适应。
本教材可作为高等学校工科本科多学时类材料力学课程教材，也可供高职高专、成人高校师生以及工程技术人员参考。
以本教材为主教材的相关教学资源，尚有《材料力学课堂教学多媒体课件与教学参考》、《材料力学学习指导书》、《材料力学网上作业与查询系统》与《材料力学网络课程》等。
...作译者回到顶部↑本书提供作译者介绍单辉祖，北京航空航天大学教。
1953年毕业于华东航空学院飞机结构专业，1954年在北京航空学院飞机结构专业研究生班学习。
1992—1993年，在美国特拉华大学复合材料中心．从事合作研究。
.历任教育部工科力学教材编审委员、国家教委工科力学课程指导委员会委员、中国力学学会教育工作委员会副主任委员、北京航空航天大学校务委员会委员、校学科评审组成员与校教学指导委员会委员等。
《材料力学》第十二章-求变形的能量法
3 虚功的计算 外力：P1, P2,……, 虚位移：a1, a2,……., 外力虚功： 内力：N, M,… 虚变形：
We=P1a1+P2a2+……..
内力虚功：
由 We=Wi
虚功原理是最一般的功能原理
对于梁，施加单位力P=1, 力P产生的内力 则有：
莫尔定理
小结： 1 变形位能的概念 2 卡氏定理 3 莫尔定理 4 互等定理 5 虚功原理 作业：12.19, 12.20
2 ( x)
2G
L
dv
2 w ( x)
L
2E
dv
内力表达的变形位能
应力表达的变形位能
结
论
1. 变形位能是状态函数 （同最终的力和变形有关）
11
2. 变形位能的计算不能用叠加原理
如何解释交叉项？ 单独作用时 则 交叉项是两个载荷相互作用的外力功
〈解释1〉
载荷
在载荷
引起的位移上做的功
⑤ 莫尔积分必须遍及整个结构
例
A
求等截面直梁C点的挠度和转角（例 12.3 [P356]）
q B x a C
A
P0 =1
B
a
a
C
a
解：①画单位载荷图 ②求内力
qx2 M ( x ) aqx 2
③变形
q A x a C B A P0 =1 B
a
a
C
a
对称性
④求转角，重建坐标系（如图）
q
A
§12–3 莫尔定理 Mohr Theory
q(x)
A
在实载荷下得到
相应内力如弯矩为M(x) 如何计算任一点A的位移？ 1、 在A点加虚单位力
材料力学第十二章压杆的稳定
Pcr
=
π 2 EI (µL)2
= π 2EI
L2e
- - - - Euler formula
where : Le = µ L - - effective length;
µ - - coefficient of length concerned with boundary conditions
12-2 Limitation of the Euler Formulas and Slenderness
3. Stability
n=Pcr/Pmax=406/42=9.7 >nallow=8
Being in stable
12-3 提高压杆稳定性的措施
●尽量减小压杆长度 对于细长杆,其临界载荷与杆长平方成反比。因此,减小杆长可以显著
地提高压杆承载能力。在某些情况下,通过改变结构或增加支点可以达到 减小杆长、提高压杆承载能力的目的。例如,图a、b所示的两种桁架,不难 分析,两种桁架中的杆①、④均为压杆,但图b中的压杆承载能力要远远高 于图a中的压干杆。
Find the shortest length L for a steel
column with pinned ends having a cross-sectional area of 60
by 100 mm, for which the elastic Euler formula applies. Let
●合理选用材料
在其它条件均相同的情形下,选用弹性模量E数值大的材料,可以提高大 柔度压杆的承载能力,例如钢杆临界载荷大于铜、铸铁或铝制压杆的临界 载荷。但是,普通碳素钢、合金钢以及高强度钢的弹性模量数值相差不 大。因此,对于细长杆,若选用高强度钢对压杆临界载荷影响甚微,意义不大, 反而造成材料的浪费。但对于粗短杆或中长杆,其临界载荷与材料的比例 极限σP,和屈服强度σYP有关,这时选用高强度钢会使临界载荷有所提高。
材料力学组合变形
材料力学组合变形材料力学是研究材料在外力作用下的力学性能和变形行为的学科。
组合变形是指将不同的材料组合在一起，并在外力作用下共同发生变形。
本文将探讨材料力学中的组合变形及其应用。
材料的组合变形主要有两种形式，即均匀变形和非均匀变形。
均匀变形是指组合材料中各个组分材料的变形均匀一致，不发生相对滑动或相对滑动微小。
在均匀变形中，组合材料的整体变形主要由各个组分材料的线弹性或体弹性共同引起。
例如，当钢筋混凝土受到拉力作用时，钢筋和混凝土发生均匀的拉伸变形。
非均匀变形是指组合材料中各个组分材料的变形不一致，发生相对滑动或相对滑动巨大。
在非均匀变形中，组合材料的整体变形主要由各个组分材料的弹性、塑性和断裂等共同引起。
例如，当金属板与橡胶层组合时，金属板可以发生弯曲变形，而橡胶层则可以发生弹性变形和形变。
组合变形在实际应用中有着广泛的应用。
首先，组合变形可以通过调节组分材料的比例和形状来实现特定的力学性能。
例如，通过调节纤维增强复合材料中纤维的方向和分布，可以显著改变其强度和刚度。
此外，通过组合不同的材料，还可以实现热膨胀系数匹配、界面应力分散等功能，从而降低材料的应力集中和断裂风险。
其次，组合变形还可以实现材料的远程感应和控制。
例如，利用形状记忆合金和橡胶组合的智能材料，在外力作用下可以实现形状变化和应变分布的调控。
这种材料可以应用于自适应结构、智能传感器等领域。
此外，通过组合不同的材料，还可以实现流变性能的调控，进而应用于动态振动控制等领域。
最后，组合变形还可以实现材料的多功能性和复合性能。
通过组合不同材料的优势，可以实现多功能材料的设计和制备。
例如，通过合理选择纳米材料和纤维增强复合材料等，可以实现具备高强度、低密度、耐热和导电等多种特性的复合材料。
此外，通过组合不同材料的力学性能，还可以实现弹性材料、减振材料和防护材料的设计与制备。
综上所述，材料力学中的组合变形是一种重要的力学现象，具有广泛的应用前景。
第十二章_非对称弯曲
1
横截面为任意形状，确
定截面上的应力分布
1、横截面上的正应力分析
My C
FN Mz
轴力、弯矩
正应力
在截面上建立主形心坐标系
FN M y z Mz y
A Iy
Iz
y,z为主形心坐标，Iy, Iz为截面的主形心惯性矩
28
第十二章 非对称弯曲
2、横截面上的切应力分析
FSy E
Mx FSz
剪力、扭矩
l——截面中心线的总长
ez
l Sz ds
Iz
25
第十二章 非对称弯曲
o
qzds y
z ey FSz
qz
FSz Sy Iy
ez
l Sz ds
Iz
FSz ey l qzds
l——截面中心线的总长
ey
l Sy ds
Iy
ey，ez 仅与横截面的形状和尺寸相关，与外力无关；
计算时，即计算弯曲切应力合力的作用点；
应力分布较复杂，有应力集中现象
17
第十二章 非对称弯曲
盒形薄壁梁的弯曲切应力：
分析方法：分离体平衡
C
y
盖板：
z 腹板：
F2 tdx
F1
( y)
FS
8Iz 2
[b(h02
h2 ) (h2
4 y2 )]
盖板与腹板的交接处：
应力分布较复杂，有应力集中现象
18
第十二章 非对称弯曲
一般截面薄壁梁的弯曲切应力：
C My
M
z
C b
z
y
y
tan z I y Mz
y IMz y
Iy
Iz
13
知识资料材料力学知识资料应力状态分析和强度理论(三)组合变形压杆稳定(新版)
需要课件请或强度理论（一）强度理论的概念1．材料破坏的两种类型材料破坏型式不仅与材料本身的材质有关，而且与材料所处的应力状态、加载速度温度环境等因素有关。
材料在常温、静载荷下的破坏型式主要有以下两种：脆性断裂材料在无显然的变形下骤然断裂。
塑性屈服(流动) 材料浮上显著的塑性变形而丧失其正常的工作能力。
2．强度理论在复杂应力状态下关于材料破坏缘故的假设，称为强度理论。
研究强度理论的目的，在于利用容易应力状态下的实验结果，来建立材料在复杂应力状态下的强度条件。
（二）四个常用的强度理论四个常用强度理论的强度条件可以统一地写成式中σr称为相当应力，其表达式为最大拉应力理论σr1＝σ1(第一强度理论)最大拉应变理论σr2＝σ1－ν(σ1+σ2)(第二强度理论)最大剪应力理论σr3＝σ1－σ3(第三强度理论)形状改变比能理论(第四强度理论)[σ]为材料的许用应力。
第1 页/共18 页对于工程上常见的一种二向应力状态如图5—9—3所示，其特点是平面内某一方向的正应力为零。
设σy=0，则该点的主应力为代入(5—9-15)式得：第三强度理论(最大剪应力理论)的相当应力为第四强度理论(形状改变比能理论)的相当应力为最大拉应力理论、最大拉应变理论是关于脆性断裂的强度理论；最大剪应力理论、形状改变比能理论是关于塑性屈服的强度理论。
强度理论的选用在三向拉应力作用下，材料均产生脆性断裂，故宜用第一强度理论；而在三向压缩应力状态下，材料均产生屈服破坏，故应采用第三或第四强度理论。
当材料处于二向应力状态作用下时：脆性材料易发生断裂破坏，宜用第一或第二强度理论；塑性材料易发生塑性屈服破坏，宜用第三或第四强度理论。
[例5-9-1] 已知构件上某点的应力单元体如图5-9-4(a)，(b)所示(图中应力单位为MPa)。
试求指定斜截面上的应力。
[解] 图示单元体处于平面应力状态。
(1)在图示坐标中代人公式(5-9-1)、(5-9-2)得σα、τσ方向如图中所示。
29-31材料力学-组合变形
P 200 图. （2）
dP
P M
1maxAP1
M Wz1
350000350506
0.20.3 0.20.32
11.7M Pa
2max
P A
3 5 0 0 0 08.7 5MP a 0.20.2
15
[例5] 图示钢板受力P=100kN，试求最大正应力；若将缺口
移至板宽的中央，且使最大正应力保持不变，则挖空宽度为多
结果表明，最大压应力与许用应力接近相等，故无需重新 选取截面的型号。
11
二、偏心拉伸(压缩)
如果外力的作用线平行于杆件的轴线，但不通过杆件横截
面的形心，则将引起偏心拉伸(压缩)。
1、分解： P
x P y
z My
x z Mz
Py My
12
2、应力分析：
x z Mz P y
P
MZ
z
My y
My
xP
P A
发生最大拉应力，且
tmax
tmax
在截面的外侧边缘上发生最大压应力，且 cmaxcmax
最后，由抗拉强度条件 得
F P ≤ 45.1kN。
由抗压强度条件得
F P ≤ 171.3kN
为使立柱同时满足抗拉和抗压强度条件，压力FP不应超过
45.1kN 。
20
[例7] 方形截面杆的横截面面积在 mn 处减少一半，试求由轴
30
弯扭组合问题的求解步骤：
① 外力分析：外力向形心简化并分解。 ② 内力分析：每个外力分量对应的内力方程和内力图，确定
危险面。 ③应力分析：建立强度条件。
r3
My2 Mz2 Mn2 W
r4
My2Mz20.7 5Mn2 W
材料力学组合变形
材料力学组合变形材料力学是指材料在受力作用下产生的力学变形过程，组合变形是指在材料受到多个作用力时产生的整体力学变形过程。
材料力学组合变形是研究材料在受到多个作用力时的变形行为。
在材料力学中，材料的力学行为可以通过弹性模量、屈服强度、断裂强度等参数来描述。
当材料受到作用力时，会发生弹性变形和塑性变形。
弹性变形是指材料在受力后恢复到原始形状的变形；而塑性变形是指材料在受力后不完全恢复到原始形状的变形。
对于组合变形而言，材料会受到多个作用力，因此其变形行为会更为复杂。
组合变形中，作用在材料上的多个力可以是同方向的也可以是不同方向的。
如果作用在材料上的力是同方向的，材料会受到共同作用力的影响，从而发生整体变形。
例如，在拉伸材料时，受到的力方向是相同的，材料会发生拉伸变形。
而如果作用在材料上的力是不同方向的，材料会受到不同方向的作用力，从而引起复杂的变形。
例如，在压缩材料时，受到的力方向是不同的，材料会发生挤压变形。
组合变形中，材料不仅会发生弹性变形和塑性变形，还会发生刚塑性变形和刚塑性折断。
刚塑性变形是指材料在受到力后发生弹性变形和塑性变形之前的刚性变形。
而刚塑性折断是指材料在受到力后发生弹性变形和塑性变形之后的断裂行为。
这些变形与断裂行为的发生受到材料的性质和作用力的大小和方向等因素的影响。
组合变形也可以通过应变和位移来描述。
应变是指材料单位长度或单位体积的变化，是描述材料变形的量度。
位移是指材料单位长度或单位体积的实际变化，是描述材料移动的量度。
通过应变和位移的变化，可以对材料力学组合变形进行分析和计算，从而得到材料变形的性质和行为。
总之，材料力学组合变形是材料在受到多个作用力时产生的整体力学变形过程。
通过研究材料的力学行为，可以了解材料在不同作用力下的变形行为，并进一步应用于工程设计和材料选择等领域。
- 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、"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、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)。
第十二章 组合变形/二、斜弯曲
已知：矩形截面梁截面宽度b、高度h、长度l，外载 荷F与主惯轴y成夹角。
求：固端截面上的最大正应力
y y
Fz
z
x
z
F F Fz F sin ,
Fy F cos
Fy
第十二章 组合变形/二、斜弯曲
y
y
z
My
x (M y )
z
Mz
x(M z)
中性轴
中性轴
第十二章 组合变形/二、斜弯曲
F
1， 首先将斜弯曲分解
y
为两个平面弯曲的叠加 y
Fy F cos
z
L2
L2
Fz F sin
z
2， 确定两个平面弯曲的最大弯矩
Mz
Fy L 4
3， 计算最大正应力并校核强度
max
My Wy
Mz Wz
217.8MPa
M
y
Fz L 4
查表： Wy 692.2cm3
4， 讨论 0
88.4％
y Fy I y I y
即挠曲线平面与荷载作用面不相重合，为斜弯曲，
而不是平面弯曲。
例题 一般生产车间所用的吊车大梁,两端由钢轨支撑,可以简化为简支梁,
如图示.图中l＝4m。大梁由32a热轧普通工字钢制成，许用应力［σ］＝ 160MPa。起吊的重物重量F＝80kN，且作用在梁的中点，作用线与y轴 之间的夹角α＝5°，试校核吊车大梁的强度是否安全。
第十二章 组合变形/一、组合变形的定义、解题方法和步骤
3、解组合变形问题的一般步骤
1.外力分析 将荷载简化为符合基本变形外力作用条件的 静力等效力系
2.内力分析 分别做出各基本变形的内力图,确定构件危险 截面位置及其相应内力分量,按叠加原理画出 危险点的应力状态图.
3.应力分析 按危险截面上的内力值，分析危险截面上的 应力分布，确定危险点所在位置。
4.强度分析 根据危险点的应力状态和杆件的材料按强度 理论进行强度计算。
第十二章 组合变形
二、斜弯曲
第十二章 组合变形/二、斜弯曲
当外力作用面不通过主惯性平面时,则弯曲变形后,梁 的
第十二章 组合变形/二、斜弯曲 y
y
Fz
z
Fz
z
xz平面内的平面弯曲
y
F
Fy
z xy平面内的平面弯曲
上基本变形的组合。
风力
屋架传来的压力 吊车传来的压力
自重
工程实例：
第十二章 组合变形/一、组合变形的定义、解题方法和步骤
1、组合变形的定义和工程实例
拉伸、剪切和 弯曲的组合变形
Me Pa
q P
A
B
第十二章 组合变形/一、组合变形的定义、解题方法和步骤
1、组合变形的定义和工程实例
钻 床
拉伸和弯曲的组合变形
Wz 70.758cm3
max 115.6MPa
吊车起吊重物只能在吊车大梁垂直方向起吊，不允许在大梁的侧面斜方向起吊。
例题 图示矩形截面梁，截面宽度b＝90mm，高度h＝180mm。梁在两
个互相垂直的平面内分别受有水平力F1和铅垂力F2 。若已知F1＝800N， F2＝1650N， L ＝1m，试求梁内的最大弯曲正应力并指出其作用点的位
（3）当截面为圆形、正方形、正三角形或正多边形时，
I y I z ,（所有通过形心的轴均为主惯轴）
所以中性轴垂直于外力作用面。即外力无论作用在哪个纵向平 面内，产生的均为平面弯曲。
y
z
F
中性轴
第十二章 组合变形/二、斜弯曲
拉
z
3( y3, z3 )
F
y 1( y1, z1)
固端截面上的最大正应力:
第十二章 组合变形/一、组合变形的定义、解题方法和步骤
1、组合变形的定义和工程实例
拉伸、弯曲、剪切和扭转的组合变形
第十二章 组合变形/一、组合变形的定义、解题方法和步骤
2、组合变形解题的基本方法
解决组合变形问题的基本方法是先分解后叠加, 即首先将复杂的组合变形分解若干个简单的基本变 形;然后分别考虑各个基本变形下发生的内力、应力 和变形情况;最后进行叠加。
c ( y,
z)
Pl( z sin Iy
y cos
Iz
)
max
Pl( z1 sin
Iy
y1
cos
) Iz
中性轴 压
M max
(
z1
sin Iy
y1 cos )
Iz
max
Pl( z3 sin
Iy
y3 cos )
Iz
M max
(
z3
sin Iy
y3
cos
) Iz
第十二章 组合变形/二、斜弯曲
第十二章 组合变形
一、组合变形的定义、解题方法和步骤 二、斜弯曲 三、拉伸(压缩)与弯曲 四、偏心压缩(拉伸) 五、扭转与弯曲
第十二章 组合变形
一、组合变形的定义、解题方法和步骤
第十二章 组合变形/一、组合变形的定义、解题方法和步骤
1、组合变形的定义和工程实例
组合变形：
杆件在外力作用下，
同时发生两种或两种以
令 0,
拉y
z
z sin y cos 0
Iy
Iz
则
tg I z tg
Iy
F
压 中性轴
第十二章 组合变形/二、斜弯曲
（1）中性轴只与外力F的倾角及截面的几何形状与 尺寸有关；
（2）一般情况下， I y I z
即中性轴并不垂直于外力作用面。
拉y
z
中性轴
F
压
第十二章 组合变形/二、斜弯曲
置。
M y F1 2L y
F2
M z F2 L
F1
x
max
My Wy
Mz Wz
z
L
L
6
2 F1L bh2
6
F1L bh2
max
9.979MPa
max
9.979MPa
第十二章 组合变形
三、拉伸(压缩)与弯曲
第十二章 组合变形/三、拉伸(压缩)与弯曲
横向力与轴向力共同作用
q
F
F
A
B
l
z
Mz FN
+
=
N
FN A
M
M max y IZ
max
min
FN A
Mzy IZ
例题 旋转式悬臂吊车架，由18号工字钢制成横梁AB，A处为
光滑铰链，BC杆为拉杆，F=25KN， [ ] 100MPa
斜弯曲梁的位移——叠加法
中性轴 y
z z
z
Fzl 3 3EI y
F sin l3
,
3EI y
y
Fyl 3 3EI z
F cosl3
3EI z
总挠度： y j zk
f
y
大小为： y2 z2
F
设总挠度与y轴夹角为 ：
一般情况下，I y Iz
tg z Fz Iz Iz tg tg
y
C(y,z) z
y
求任意截面 任意一点的 C(y,z)
正应力： z
Mz
My
所以
C1
Myz Iy
C2
Mzy Iz
C ( y, z)
C1
C2
Myz Iy
Mzy Iz
Fx sin z Fx cosy Fx( z sin y cos )
Iy
Iz
Iy
Iz
第十二章 组合变形/二、斜弯曲
中性轴的确定：