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力学性质:在外力作用下材料在变形和破坏方面所 表现出的力学性能













材料拉伸时的力学性质
材料拉伸时的力学性质
二 低 碳 钢 的 拉 伸
材料拉伸时的力学性质
二 低碳钢的拉伸(含碳量0.3%以下)
e
b
f 2、屈服阶段bc(失去抵抗变 形的能力)
b
e P
a c s
s — 屈服极限
(二)关于塑性流动的强度理论
1.第三强度理论(最大剪应力理论) 这一理论认为最大剪应力是引起材料塑性流动破坏的主要
因素,即不论材料处于简单还是复杂应力状态,只要构件危险 点处的最大剪应力达到材料在单向拉伸屈服时的极限剪应力就 会发生塑性流动破坏。
这一理论能较好的解释塑性材料出现的塑性流动现象。 在工程中被广泛使用。但此理论忽略了中间生应力 2的影响, 且对三向均匀受拉时,塑性材料也会发生脆性断裂破坏的事 实无法解释。
许吊起的最大荷载P。
CL2TU8
解: N AB
A [ ]
0.0242 4
40 106
18.086 103 N 18.086 kN
P = 30.024 kN
6.5圆轴扭转时的强度计算
圆轴扭转时的强度计算
▪ 最大剪应力:圆截面边缘各点处
max
Tr
Ip
max
Wp T
Wp
Ip r

抗扭截面模量
3、强化阶段ce(恢复抵抗变形
的能力)
o
b — 强度极限
4、局部径缩阶段ef
明显的四个阶段
1、弹性阶段ob

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通常用
MPa=N/mm2 = 10 6 Pa
有些材料常数 GPa= kN/mm2 = 10 9 Pa
工程上用 kg/cm2 = 0.1 MPa
正应力s
剪应力
二、轴向拉压时横截面上应力
dA
dN dA •s
N
s dN
N dN s dA
A
A
求应力,先要找到应力在横截面上的分布情况。
应力是内力的集度,而内力与变形有关,所以
绘轴力图
(2)求应力 AB段:A1=240240mm=57600mm2
BC段:A2=370370mm=136900mm2
s1
N1 A1
50 103 57600
0.87 N
/ mm 2
0.87MPa
s2
N2 A2
150 103 136900
1.1N
/ mm 2
1.1MPa
应力为负号表示柱受压。正应力的正负号与轴力N相同。
Nl
A
l
————虎克定律(Hooke)
EA
l Pl
EA
计算中用得多
lE——N——弹性s横量(Mpa,
Gpa)
s
E
l EA E
实验中用得多
计算变形的两个实例:
1.一阶梯轴钢杆如图,AB段A1=200mm2,BC和CD段截面积相同A2=A3= 500mm2;l1= l2= l3=100mm。弹性模量E=200GPa,荷载P1=20kN,P2 =40kN 。试求:(1)各段的轴向变形;(2)全杆AD的总变形;
N1=-20kN(压) N2=-10kN(压) N3=+30kN(拉)
§3 应力
一、应力:
内力在杆件截面上某一点的密集程度

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x
切应变(角应变)
M点处沿x方向的应变: M点在xy平面内的切应变为:
x
lim
x0
s x
g lim ( LM N)
MN0 2
ML0
类似地,可以定义 y , z ,g 均为无量纲的量。
目录
§1.5 变形与应变
例 1.2
c
已知:薄板的两条边
4、稳定性:
在载荷 作用下,构 件保持原有 平衡状态的 能力。
强度、刚度、稳定性是衡量构件承载能力 的三个方面,材料力学就是研究构件承载能力 的一门科学。
目录
§1.1 材料力学的任务
三、材料力学的任务
材料力学的任务就是在满足强度、刚度 和稳定性的要求下,为设计既经济又安全的构 件,提供必要的理论基础和计算方法。
目录
§1.3 外力及其分类
按外力与时间的关系分类
静载: 载荷缓慢地由零增加到某一定值后,就保持不变或变动很不显著, 称为静载。
动载: 载荷随时间而变化。
如交变载荷和冲击载荷
交变载荷
冲击载荷
目录
§1.4 内力、截面法和应力的概念
内力:外力作用引起构件内部的附加相互作用力。 求内力的方法 — 截面法
传统具有柱、梁、檩、椽的木 制房屋结构
建于隋代(605年)的河北赵州桥桥 长64.4米,跨径37.02米,用石2800 吨
目录
§1.1 材料力学的任务
古代建筑结构
建于辽代(1056年)的山西应县佛宫寺释迦塔 塔高9层共67.31米,用木材7400吨 900多年来历经数次地震不倒,现存唯一木塔
目录
§1.1 材料力学的任务
架的变形略去不计。计算得到很大的简
化。
C
δ1

材料力学课件全

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塑性力学分析方法的特点:塑性力学分析方法考虑了材料在受力过程中发生的塑性变形,能够更准确地预测材料 的力学行为。
塑性力学分析方法的基本原理:塑性力学分析方法基于弹塑性理论,通过建立材料的本构关系,描述材料在受力 过程中的弹性和塑性行为。
塑性力学分析方法的应用:塑性力学分析方法广泛应用于金属材料、复合材料、陶瓷材料等领域的力学分析和设 计。
弹性与塑性的应用:在工程中如何利用材料的弹性与塑性性质来提高结构性能和安全性
强度与韧性
强度:材料抵抗外力破坏的能力,分为抗拉、抗压、抗弯等强度 韧性:材料在冲击、振动等外力作用下抵抗破坏的能力 影响因素:材料成分、组织结构、温度、环境等 实际应用:设计制造各种结构件,选择合适的材料,提高产品性能和安全性
航空航天领域
飞机设计:材料力学在飞机设计中发挥着重要作用,包括机身、机翼和尾翼的设计。 航天器设计:材料力学在航天器设计中同样重要,如卫星、火箭和空间站的结构设计。
飞行器材料选择:材料力学研究飞行器材料的性能,如强度、刚度和耐腐蚀性等,以确保飞行器的安全和可靠性。
飞行器结构优化:通过材料力学的研究,可以对飞行器的结构进行优化,提高飞行器的性能和效率。
土木工程领域
桥梁工程:利用材料力学原理设计桥梁结构,确保桥梁的稳定性和安全性。
房屋建筑:通过材料力学知识,合理设计房屋结构,提高房屋的抗震性能和承载能力。
水利工程:应用材料力学理论,研究水工结构的应力分布、变形和稳定性,保障水利工程的 安全运行。
交通工程:利用材料力学知识,研究道路、铁路、机场等交通设施的荷载分布、路基设计及 路面材料选择。
智能制造技术:结合人工智能、大数据、物联网等技术,实现制造过程 的自动化、智能化和数字化。
绿色制造技术:采用环保材料和工艺,减少制造过程中的能源消耗和环 境污染。

(精品)材料力学(全套752页PPT课件)

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Page46
§1-5 应变
构件受外力时单 元体(微体)会产 生变形
棱边长度改变
棱边夹角改变
b’ b
a
b b’
a
用正应变(normal strain)和切应变(shearing strain) 来描述微体的变形
Page47
棱边长度改变
ab ab ab ab线段的平均正应变
ab ab
lim ab a点沿ab方向的正应变
高压电线塔
毁坏的高压电线塔
Page14
码头吊塔
Page15
单梁式导弹翼面 1-辅助梁;2-翼肋;3-桁条;4-蒙皮;5-副翼;6-后墙; 7-翼梁;8-主接头;9-辅助接头
Page16
➢ 材料力学的基本假设 材料力学研究材料的宏观力学行为 材料力学主要研究钢材等金属材料
关于材料的基本假设: 连续性假设:认为材料无空隙地充满于整个构件。
ab0 ab
a
b b’
棱边夹角改变
c’ c
直角bac的改变量——直角bac的切应变
tan
a
b
Page48
§1-6 胡克定律
应力:正应力,切应力 应变:正应变,切应变
➢ 胡克定律(Hooke’s law) 单向受力
纯剪切
b’ b
切变模量
E
G
弹性(杨氏)模量 a
Page49
思考题:求a, b, c面上的切应力,并标明方向。 a b c
胡克的弹性实验装置
1678年:
发现“胡克定律”
雅各布.伯努利,马略特:
得出了有关梁、柱性能的 基础知识,并研究了材料的 强度性能与其它力学性能。
库伦:
修正了伽利略、马略特关 于梁理论中的错误,得到了 梁的弯曲正应力和圆杆扭转 切应力的正确结果

材料力学(全套483页PPT课件)-精选全文

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三、构件应有足够的稳定性
稳定性(stability)—构件承受外力时, 保持原有平衡状态的能力
4
材料力学的任务: 在满足强度、刚度和稳定性的要
求下,为设计既经济又安全的构件提 供必要的理论基础和计算方法。
5
1.2 变形固体的基本假设
1.连续性假设
假设在变形体所占有的空间内毫无空隙地充满了物质。即认 为材料是密实的。这样,构件内的一些力学量(如各点的位 移)可用坐标的连续函数表示,并可采用无限小的数学分析 方法。
2、横向变形、泊松比
横向线应变: b b1 b
bb
称为泊松比
32
是谁首先提出弹性定律? 弹性定律是材料力学中一个非常重要的基础定
律。一般认为它是由英国科学家胡克(1635一1703) 首先提出来的,所以通常叫做胡克定律。其实,在 胡克之前1500年,我国早就有了关于力和变形成正 比关系的记载。
1-1截面
A
X 0 N1 40 30 20 0 N1 N1 50kN(拉)
2-2截面
X 0 N 2 30 20 0
1 B 2C 3D 40 kN 30 kN 20 kN
N2
30 kN 20 kN
N2 10kN(拉)
3-3截面
N 50 kN
N3
20 kN
X 0
N 3 20 0 N 3 20 kN(压)
10 103 100 103 500 106
10 103 100 103 200 106
mm
0.015mm
计算结果为负,说明整根杆发生了缩短
35
静定汇交杆的位移计算,以例题说明。 例3 图示结构由两杆组成,两杆长度均为 l,B 点受垂直荷 载 P 作用。(1) 杆①为刚性杆,杆②刚度为 EA ,求节点 B 的位移;(2) 杆①、杆②刚度均为 EA,求节点 B 的位 移。

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cr
2 s 1 c
a s b
o
p
E p
2
λ
c
λ
14

l
i
——柔度(长细比) slenderness
柔 度—影响压杆承载能力的综合指标。 根据压杆柔度不同,可将压杆分成三类:
细长杆、中长杆、短粗杆。
15
三类不同的压杆
47
48
49
作业
10-2, 3, 5, 8, 14, 15
再见
50
F F>Fcr
稳定平衡
临界状态
不稳定平衡
二、欧拉公式的一般形式
上节回顾
EI Fcr 2 l
2
(10-5)
μ —— 长度因数 μl —— 相当长度
适用于细长压杆!
上节回顾
F
B
Fcr
Fcr
Fcr
B 0.7l D
B 0.25l
l
A
l
C
l
C A A
0.5l
0.25l
铰 -铰
自 -固
铰 -固
6 6
6
=318.75 kN 3. 稳定校核
Fcr 318.75 nw 3.04 >[nw] 满足稳定条件 F 105
10.5 提高压杆稳定性的措施
σ σsσcr=σs σp 粗短杆
A
σcr=a−bλ
B
中长杆
2E cr 2
细长杆
O
λO
λp
λ
提高压杆稳定性的措施,从其计算公式考虑:
正确答案:D
45
11.图示结构中,分布载荷q = 20 kN/m。梁的 截面为矩形,b = 90 mm,h = 130 mm。柱 的截面为圆形,直径d = 80 mm。梁和柱均 为Q235钢,E=200GPa, [σ]=160 MPa, 稳定安全因数nst=3。试校核结构的安全。
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___ 不满足上述要求,
不能保证安全工作.
若:不恰当地加大横截面尺寸或
选用优质材料
___ 增加成本,造成浪费
}均 不 可 取
研究构件的强度、刚度和稳定性,还需要了解材料的力学性能。因此在 进行理论分析的基础上,实验研究是完成材料力学的任务所必需的途径和 手段。
目录
10
§1.1 材料力学的任务
四、材料力学的研究对象
m F4

m
F3
F4

F3
目录
17
§1.4 内力、截面法和应力的概念 例如
F
a
a
F
M FS
FS=F M Fa
目录
18
§1.4 内力、截面法和应力的概念
例 1.1 钻床 求:截面m-m上的内力。
解: 用截面m-m将钻床截为两部分,取上半 部分为研究对象,
受力如图:
列平衡方程:
M
Y 0 FN P
灰口铸铁的显微组织 球墨铸铁的显微组织
目录
12
§1.2 变形固体的基本假设
2、均匀性假设: 认为物体内的任何部分,其力学性能相同 普通钢材的显微组织 优质钢材的显微组织
目录
13
§1.2 变形固体的基本假设
3、各向同性假设: 认为在物体内各个不同方向的力学性能相同
(沿不同方向力学性能不同的材料称为各向异性 材料。如木材、胶合板、纤维增强材料等)
材料力学
目录
1
第一章 绪论
§1.1 材料力学的任务 §1.2 变形固体的基本假设 §1.3 外力及其分类 §1.4 内力、截面法及应力的概念 §1.5 变形与应变 §1.6 杆件变形的基本形式
目录
2
§1.1 材料力学的任务
一、材料力学与工程应用
古代建筑结构
传统具有柱、梁、檩、椽的木 制房屋结构
建于隋代(605年)的河北赵州桥桥 长64.4米,跨径37.02米,用石2800 吨
Mo(F) 0
FN
Pa M 0
M Pa
目录
19
§1.4 内力、截面法和应力的概念
为了表示内力在一点处的强度,引入内力集度,
即应力的概念。
F A
pm

F A
—— 平均应力
C
p lim F A0 A
—— C点的应力
p

F4
F3
F4
应力是矢量,通常分解为
C
— 正应力 — 切应力
二、基本概念 1、构件:工程结构或 机械的每一组成部分。 (例如:行车结构中的 横梁、吊索等)
理论力学—研究刚体,研究力与运动的关系。 材料力学—研究变形体,研究力与变形的关系。 2、变形:在外力作用下,固体内各点相对位置的 改变。(宏观上看就是物体尺寸和形状的改变)
目录
7
§1.1 材料力学的任务
{弹性变形 — 随外力解除而消失 塑性变形(残余变形)— 外力解除后不能消失 刚度:在载荷作用下,构件抵抗变形的能力。 3、内力:构件内由于 发生变形而产生的相 互作用力。(内力随 外力的增大而增大) 强度:在载荷作用下, 构件抵抗破坏的能力。
目录
8
§1.1 材料力学的任务
4、稳定性:
在载荷 作用下,构 件保持原有 平衡状态的 能力。
动载: 载荷随时间而变化。
如交变载荷和冲击载荷
交变载荷
冲击载荷
目录
16
§1.4 内力、截面法和应力的概念
内力:外力作用引起构件内部的附加相互作用力。
求内力的方法 — 截面法
(1)假想沿m-m横截面将
F5
杆切开
F1


(2)留下左半段或右半段
F2
(3)将弃去部分对留下部
F5
分的作用用内力代替 F1

(4)对留下部分写平衡方 F2 程,求出内力的值。
角变形
——线段间夹角的变化 o
M
x
L'
x+s
M'
N'
N
x
目录
21
§1.5 变形与应变 y
g
3.应变 L'
正应变(线应变)
L
x方向的平均应变:
x+s
xm

s x
oM
x
M' N
N'
x
切应变(角应变)
M点处沿x方向的应变: M点在xy平面内的切应变为:
x

lim
x0
s x
g lim ( LM N)
MN0 2
ML0
F3
应力的国际单位为 Pa(帕斯卡) 1Pa= 1N/m2
1kPa=103N/m2 1MPa=106N/m2 1GPa=109N/m2
目录
20
§1.5 变形与应变
1.位移 MM'
M'
刚性位移; 变形位移。
2.变形
M
物体内任意两点的相对位置发生变化。
取一微正六面体
y
g
两种基本变形:
线变形
L
—— 线段长度的变化
4、小变形与线弹性范围
A
认为构件的变形极其微小,
比构件本身尺寸要小得多。
如右图,δ远小于构件的最小尺寸,
所以通过节点平衡求各杆内力时,把支
架的变形略去不计。计算得到很大的简
化。
C
δ1
B δ2
F
目录
14
§1.3 外力及其分类
外力:来自构件外部的力(载荷、约束反力)
按外力作用的方式分类
体积力:连续分布于物体内部各点 的力。如重力和惯性力
表面力:
分布力:
连续分布于物体表面上的力。如油缸内壁 的压力,水坝受到的水压力等均为分布力
集中力:
若外力作用面积远小于物体表面的尺寸,可 作为作用于一点的集中力。如火车轮对钢轨 的压力等
目录
15
§1.3 外力及其分类
按外力与时间的关系分类
静载: 载荷缓慢地由零增加到某一定值后,就保持不变或变动很不显著, 称为静载。
强度、刚度、稳定性是衡量构件承载能力 的三个方面,材料力学就是研究构件承载能力 的一门科学。
目录
9
§1.1 材料力学的任务
三、材料力学的任务
材料力学的任务就是在满足强度、刚度 和稳定性的要求下,为设计既经济又安全的构 件,提供必要的理论基础和计算方法。
若:构件横截面尺寸不足或形状
不合理,或材料选用不当
目录
3
§1.1 材料力学的任务
古代建筑结构
建于辽代(1056年)的山西应县佛宫寺释迦塔 塔高9层共67.31米,用木材7400吨
900多年来历经数次地震不倒,现存唯一木塔
目录
4
§1.1 材料力学的任务
四川彩虹桥坍塌
目录
5
§1.1 材料力学的任务
比萨斜塔
美国纽约马尔克大桥坍塌
6
§1.1 材料力学的任务
构件的分类:杆件、板壳*、块体*
材料力学主要研究杆件
{ 直杆—— 轴线为直线的杆 曲杆—— 轴线为曲线的杆
{等截面杆——横截面的大小 形状不变的杆
变截面杆 ——横截面的大小 或形状变化的杆
等截面直杆 ——等直杆
目录
11
§1.2 变形固体的基本假设
在外力作用下,一切固体都将发生变形, 故称为变形固体。在材料力学中,对变形固体 作如下假设: 1、连续性假设: 认为整个物体体积内毫无空隙地充满物质
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