材料力学教案
材料力学性能教案

材料力学性能教案一、教学目标1. 让学生了解材料力学性能的基本概念,理解材料在不同受力状态下的力学性能表现。
2. 使学生掌握材料强度、塑性、弹性、韧性等力学性能指标的定义及计算方法。
3. 培养学生运用力学性能知识解决实际工程问题的能力。
二、教学内容1. 材料力学性能概述介绍材料力学性能的概念、分类及意义。
2. 材料强度讲解强度、屈服强度、极限强度的定义及计算方法。
3. 材料塑性讲解塑性的概念、测定方法及塑性指标的应用。
4. 材料弹性讲解弹性的概念、胡克定律及弹性模量的计算。
5. 材料韧性讲解韧性的概念、测定方法及韧性指标的应用。
三、教学方法1. 采用讲授法,讲解材料力学性能的基本概念、计算方法和应用实例。
2. 利用图形、表格等形式,直观展示各种力学性能指标之间的关系。
3. 开展小组讨论,让学生分享实际工程中应用力学性能知识的经验。
4. 布置课后习题,巩固所学知识。
四、教学准备1. 教材或教案。
2. 投影仪、幻灯片等教学设备。
3. 相关图表、案例资料。
五、教学过程1. 导入新课:简要介绍材料力学性能在工程中的应用及其重要性。
2. 讲解材料力学性能的基本概念:强度、塑性、弹性、韧性等。
3. 讲解材料强度、塑性、弹性、韧性等指标的计算方法。
4. 分析实际案例,展示材料力学性能在工程中的具体应用。
5. 开展小组讨论:让学生分享实际工程中应用力学性能知识的经验。
6. 总结本节课的重点内容,布置课后习题。
7. 课堂互动:回答学生提出的问题,解答学生的疑惑。
8. 课后作业:巩固所学知识,提高实际应用能力。
六、教学评估1. 课后习题完成情况:检查学生对课堂所学知识的掌握程度。
2. 小组讨论参与度:评估学生在小组讨论中的表现,了解学生对材料力学性能知识的理解和应用能力。
3. 课堂互动表现:观察学生在课堂上的提问和回答问题的情况,评估学生的学习兴趣和主动性。
七、教学拓展1. 介绍其他材料力学性能指标,如疲劳强度、硬度等。
《材料力学电子教案》课件

《材料力学电子教案》PPT课件第一章:材料力学概述1.1 课程介绍解释材料力学的定义和研究对象强调材料力学在工程领域的重要性概述课程目标和内容安排1.2 材料的力学性能介绍弹性模量、泊松比、屈服强度等基本力学性能参数解释材料分类及其应用场景第二章:拉伸和压缩2.1 拉伸试验介绍拉伸试验的基本原理和设备分析应力、应变、应变速率等参数的关系绘制应力-应变曲线和泊松比的概念2.2 压缩试验介绍压缩试验的基本原理和设备分析应力、应变、应变速率等参数的关系讨论脆性破坏和韧性破坏的特点第三章:弯曲3.1 弯曲试验介绍弯曲试验的基本原理和设备分析弯曲应力、弯曲应变等参数的关系绘制弯曲应力-应变曲线和弯曲强度的概念3.2 纯弯曲和组合弯曲解释纯弯曲和组合弯曲的概念分析纯弯曲和组合弯曲的应力分布和强度计算方法第四章:剪切4.1 剪切试验介绍剪切试验的基本原理和设备分析剪切应力、剪切应变等参数的关系绘制剪切应力-应变曲线和剪切强度concepts 4.2 剪切变形和剪切强度解释剪切变形和剪切强度的概念分析剪切变形和剪切强度的计算方法第五章:扭转5.1 扭转试验介绍扭转试验的基本原理和设备分析扭转应力、扭转应变等参数的关系绘制扭转应力-应变曲线和扭转强度concepts 5.2 扭转破坏和扭转刚度解释扭转破坏和扭转刚度的概念分析扭转破坏和扭转刚度的计算方法第六章:材料力学性能的测试方法6.1 拉伸试验详细介绍拉伸试验的设备、操作步骤和数据处理解释拉伸试验中应力、应变、应变速率等参数的测量方法强调实验误差和数据可靠性的重要性6.2 压缩试验详细介绍压缩试验的设备、操作步骤和数据处理解释压缩试验中应力、应变、应变速率等参数的测量方法讨论实验中常见问题和解决方案第七章:疲劳与断裂7.1 疲劳现象介绍疲劳的概念、疲劳载荷的特点和疲劳破坏的形态分析疲劳寿命的影响因素,如应力、应变、温度等引入疲劳强度和疲劳极限的概念7.2 断裂力学基础介绍断裂力学的定义和研究内容解释裂纹的扩展过程和断裂韧性的概念分析影响断裂韧性的因素,如材料性质、裂纹尺寸、加载速率等第八章:材料的高温性能8.1 高温弹性介绍高温弹性现象和高温弹性模量的测试方法分析高温下材料弹性模量的变化规律和影响因素讨论高温弹性对工程结构设计和材料选择的影响8.2 高温强度介绍高温强度概念和高温强度测试方法分析高温下材料强度变化规律和影响因素探讨高温强度对工程结构设计和材料选择的重要性第九章:材料的粘弹性行为9.1 粘弹性基础介绍粘弹性的定义和特点,包括时间依赖性和温度依赖性解释粘弹性材料的应力-应变关系,如Maxwell模型和Kelvin模型分析粘弹性材料的松弛和蠕变现象9.2 粘弹性材料的力学性能测试介绍粘弹性材料力学性能测试方法,如动态力学分析(DMA)和拉伸试验解释测试中关键参数的测量方法和数据处理方法讨论粘弹性材料在工程应用中的优势和局限性第十章:材料力学的实际应用10.1 结构强度分析介绍结构强度分析的基本原理和方法分析实际工程结构中的应力集中和稳定性问题讨论强度计算和安全系数的确定方法10.2 材料选择与设计介绍材料选择的原则和方法分析不同材料在工程应用中的性能比较和适用性探讨材料设计和优化的一般流程重点和难点解析1. 材料力学基本概念和性能参数的理解:学生需要重点关注材料力学的基本概念,如弹性模量、泊松比、屈服强度等,以及这些性能参数的物理意义和应用场景。
32学时《材料力学》教案

目录
第1次课 (1)
第2次课 (4)
第3次课 (7)
第4次课 (9)
第5次课 (13)
第6次课 (16)
第7次课 (19)
第8次课 (22)
第9次课 (24)
第10次课 (27)
第11次课 (30)
第12次课 (33)
第13次课 (36)
第14次课 (39)
第15次课 (42)
第16次课 (45)
第1次课
第2次课
第3次课
第4次课
第5次课
第6次课
第7次课
第8次课
第9次课
第10次课
第11次课
第12次课
第13次课
第14次课
第15次课
第16次课
教学内容及要求:课程重难点分析、考试重难点分析、题型分析及考点分析、答疑。
要求学生按照重难点及考点进行复习。
教学重难点:教学重点是对课程重点及考试重点内容进行复习。
教学难点是弯曲内力、弯曲应力和弯曲变形的掌握以及重要知识点的理解。
教学组织:向学生说明考试的题型及分值分布情况,题型主要包含填空题、选择题、分析论述题、作图题和计算题等题型,其中填空题等客观题型主要考查学生对一些基本的概念及原理的理解和掌握情况,分析论述题、作图题和计算题主要考查学生对知识的掌握以及独立思考设计的能力。
课程思政:让学生理清重难点,制定好复习计划,培养学生分清主次关系,做事要有条有理、精益求精、自主学习和勇于进取的精神。
材料力学教案(全套)

第一章绪论一、教学目标和教学内容1、教学目标⑴了解材料力学的任务和研究内容;(2) 了解变形固体的基本假设;(3) 构件分类,知道材料力学主要研究等直杆;(4)具有截面法和应力、应变的概念。
2、教学内容(1) 构件的强度、刚度和稳定性概念,安全性和经济性,材料力学的任务;(2)变形固体的连续性、均匀性和各向同性假设,材料的弹性假设,小变形假设;(3)构件的形式,杆的概念,杆件变形的基本形式;(4)截面法,应力和应变。
二、重点与难点重点同教学内容,基本上无难点。
三、教学方式讲解,用多媒体显示工程图片资料,提出问题,引导学生思考,讨论。
四、建议学时1~2学时五、实施学时六、讲课提纲1、由结构与构件的工作条件引出构件的强度、刚度和稳定性问题。
强度:构件抵抗破坏的能力;刚度:构件抵抗变形的能力;稳定性:构件保持自身的平衡状态为。
2、安全性和经济性是一对矛盾,由此引出材料力学的任务。
3、引入变形固体基本假设的必要性和可能性连续性假设:材料连续地、不间断地充满了变形固体所占据的空间;均匀性假设:材料性质在变形固体内处处相同;各向同性假设:材料性质在各个方向都是相同的。
弹性假设:材料在弹性范围内工作。
所谓弹性,是指作用在构件上的荷载撤消后,构件的变形全部小时的这种性质;小变形假设:构件的变形与构件尺寸相比非常小。
4、构件分类杆,板与壳,块体。
它们的几何特征。
5、杆件变形的基本形式基本变形:轴向拉伸与压缩,剪切,扭转,弯曲。
各种基本变形的定义、特征。
几种基本变形的组合。
6、截面法,应力和应变截面法的定义和用法;为什么要引入应力,应力的定义,正应力,切应力;为什么要引入应变,应变的定义,正应变,切应变。
第二章轴向拉伸与压缩一、教学目标和教学内容1、教学目标⑴掌握轴向拉伸与压缩基本概念;⑵熟练掌握用截面法求轴向内力及内力图的绘制;⑶熟练掌握横截面上的应力计算方法,掌握斜截面上的应力计算方法;⑷具有胡克定律,弹性模量与泊松比的概念,能熟练地计算轴向拉压情况下杆的变形;⑸了解低碳钢和铸铁,作为两种典型的材料,在拉伸和压缩试验时的性质。
材料力学教案

第一篇 力学基础§2.2 材料的力学性能教学目标:通过学习材料力学性能使学生能够从各种机械零件或构件最常见的服役条件和失效现象出发,了解时效现象的微观机制,提出衡量材料时效抗力的力学性能指标;掌握各种指标的物理概念、实用意义和测试方法;明确它们之间的相互关系;分析各种因素对力学性能指标的影响,为机械设计与制造过程中正确选择和合理使用材料提供依据, 重点:单向静拉伸力学性能;冲击载荷下的力学性能;应力腐蚀和氢脆。
难点:单向静拉伸力学性能;金属的断裂韧度;复合材料的力学性能。
教学课时:4教学内容:材料的性能包括:物理性能,力学性能,化学性能,和加工工艺性能。
材料的力学性能:指材料在外力作用下在强度和变形方面所表现出的性能。
材料的力学性能是通过力学实验得到的。
四种力学实验:拉伸(压缩)实验;金属的缺口冲击实验;硬度实验;弯曲实验; 1. 低碳钢拉伸时的力学性能含碳量从0.10%至0.30%低碳钢易于接受各种加工如锻造, 焊接和切削, 常用於制造链条, 铆钉, 螺栓, 轴等。
碳含量低于0.25%的碳素钢,因其强度低、硬度低而软,故又称软钢。
GB/T228.1-2010:《金属材料 拉伸试验 第1部分:室温试验方法》代替了GB/T228 测量对象:金属、非金属、高分子材料的拉伸、压缩、弯曲、剪切等曲线:力-位移、力-时间、位移-时间、应力-应变曲线低碳钢是指含碳量在0.3%以下的碳素钢。
两端粗—便于装夹、防止在装夹部分破坏。
试验段—中间较细等截面部分。
标准试件圆截面试件: 标距l 与直径d 的比例为,L =10d ,L=5d ; d=10mm矩形截面: 标距l 与横截面面积A 的比例为,实验过程:将试件装到试验机上,开动机器,使之受到从零开始逐渐增加的拉力P ,自动绘图仪便绘出P —ΔL 曲线:拉伸曲线或拉伸图。
1)拉伸图(P -ΔL )由于P —ΔL 曲线与试样的尺寸有关,为了消除试件尺寸的影响,采用应力应变曲线,即σ-ε曲线来代替P —ΔL 曲线。
材料力学教案

材料力学教案材料力学是工程学和材料科学中的重要基础学科,它研究材料在外力作用下的力学性能和变形规律。
本教案将介绍材料力学的基本概念、理论模型和应用技术,帮助学生全面理解材料力学的基本原理和应用方法。
一、材料力学基本概念。
材料力学是研究材料在外力作用下的力学性能和变形规律的学科。
它包括静力学、动力学和弹性力学等内容,主要研究材料的应力、应变、弹性模量、屈服强度、断裂韧性等力学性能。
二、材料力学理论模型。
1. 应力分析。
材料在外力作用下会产生内部应力,主要包括拉伸应力、压缩应力、剪切应力等。
应力分析是材料力学的重要内容,通过分析应力分布规律可以预测材料的破坏形式和破坏条件。
2. 应变分析。
材料在外力作用下会发生变形,主要包括弹性变形和塑性变形。
应变分析是材料力学研究的重点之一,通过分析应变规律可以评估材料的变形能力和变形稳定性。
3. 弹性模量。
材料在受力时会产生弹性变形,弹性模量是衡量材料抗弹性变形能力的重要参数。
不同材料的弹性模量不同,可以通过弹性模量来评估材料的弹性性能。
4. 屈服强度。
材料在受力时会产生塑性变形,屈服强度是衡量材料抗塑性变形能力的重要参数。
不同材料的屈服强度不同,可以通过屈服强度来评估材料的塑性性能。
5. 断裂韧性。
材料在受力时会产生断裂现象,断裂韧性是衡量材料抗断裂能力的重要参数。
不同材料的断裂韧性不同,可以通过断裂韧性来评估材料的断裂性能。
三、材料力学应用技术。
1. 材料力学测试。
材料力学测试是评估材料力学性能的重要手段,包括拉伸试验、压缩试验、弯曲试验、冲击试验等。
通过测试可以获取材料的应力-应变曲线和力学性能参数,为材料设计和选择提供依据。
2. 材料力学模拟。
材料力学模拟是预测材料力学性能的重要手段,包括有限元分析、分子动力学模拟、离散元法等。
通过模拟可以预测材料的应力分布、应变分布和破坏形式,为材料设计和优化提供参考。
3. 材料力学设计。
材料力学设计是根据材料力学性能进行工程设计的重要手段,包括材料选择、结构设计、寿命评估等。
材料力学基础教案

材料力学基础教案一、课程目标本课程旨在为学生提供材料力学的基础知识,使学生理解材料在受力情况下的行为和性能,掌握材料力学的基本理论和分析方法,能够解决简单的工程力学问题,并为后续的专业课程和实际工程应用打下坚实的基础。
二、课程内容(一)绪论1、材料力学的任务和研究对象介绍材料力学在工程中的地位和作用明确研究对象为杆件2、基本假设连续性假设均匀性假设各向同性假设(二)轴向拉伸与压缩1、内力与截面法介绍内力的概念详细讲解截面法求内力的步骤2、轴力图绘制轴力图的方法和要点通过实例进行练习3、应力正应力和切应力的概念应力的计算方法4、胡克定律胡克定律的表达式弹性模量和泊松比的概念(三)剪切与挤压1、剪切的实用计算剪切面和剪力的确定剪切强度条件2、挤压的实用计算挤压面和挤压力的确定挤压强度条件(四)扭转1、外力偶矩的计算功率、转速与外力偶矩的关系2、扭矩与扭矩图扭矩的计算扭矩图的绘制3、圆轴扭转时的应力和变形横截面上的切应力分布规律扭转角的计算(五)弯曲内力1、梁的分类和受力特点简支梁、悬臂梁、外伸梁集中力、集中力偶、分布载荷2、剪力和弯矩剪力和弯矩的计算剪力方程和弯矩方程3、剪力图和弯矩图绘制剪力图和弯矩图的方法和规律(六)弯曲应力1、纯弯曲时的正应力正应力的分布规律和计算公式2、横力弯曲时的正应力考虑切应力影响的修正3、弯曲切应力切应力的分布规律和计算公式(七)弯曲变形1、挠曲线方程挠曲线的近似微分方程2、用叠加法求梁的变形常见简单载荷下梁的变形叠加原理的应用(八)应力状态与强度理论1、一点的应力状态主应力和主平面的概念2、平面应力状态分析解析法和图解法3、强度理论四种常用强度理论及其应用(九)组合变形1、组合变形的概念和类型拉伸(压缩)与弯曲的组合扭转与弯曲的组合2、组合变形的强度计算分别计算各基本变形下的应力,然后进行叠加(十)压杆稳定1、压杆稳定的概念失稳现象和临界压力2、细长压杆的临界压力欧拉公式3、压杆的稳定性计算安全系数法三、教学方法1、课堂讲授讲解基本概念、原理和公式,通过实例加深学生的理解。
材料力学性能教案

材料力学性能教案第一章:材料力学性能概述教学目标:1. 理解材料力学性能的概念及其重要性。
2. 掌握材料力学性能的主要指标。
3. 了解不同材料的力学性能特点。
教学内容:1. 材料力学性能的概念:定义、重要性。
2. 材料力学性能的主要指标:弹性模量、屈服强度、抗拉强度、韧性、硬度等。
3. 不同材料的力学性能特点:金属材料、非金属材料、复合材料等。
教学活动:1. 引入讨论:为什么了解材料的力学性能很重要?2. 讲解材料力学性能的概念及其重要性。
3. 通过示例介绍不同材料的力学性能特点。
4. 练习计算材料力学性能指标。
作业:1. 复习材料力学性能的主要指标及其计算方法。
2. 选择一种材料,描述其力学性能特点,并解释其在实际应用中的作用。
第二章:弹性模量教学目标:1. 理解弹性模量的概念及其物理意义。
2. 掌握弹性模量的计算方法。
3. 了解弹性模量在不同材料中的变化规律。
教学内容:1. 弹性模量的概念:定义、物理意义。
2. 弹性模量的计算方法:胡克定律、应力-应变关系。
3. 弹性模量在不同材料中的变化规律:金属材料、非金属材料、复合材料等。
教学活动:1. 复习上一章的内容,引入弹性模量的概念。
2. 讲解弹性模量的计算方法,并通过示例进行演示。
3. 通过实验或示例观察不同材料的弹性模量变化规律。
作业:1. 复习弹性模量的概念及其计算方法。
2. 完成弹性模量的计算练习题。
第三章:屈服强度与抗拉强度教学目标:1. 理解屈服强度与抗拉强度的概念及其物理意义。
2. 掌握屈服强度与抗拉强度的计算方法。
3. 了解屈服强度与抗拉强度在不同材料中的变化规律。
教学内容:1. 屈服强度与抗拉强度的概念:定义、物理意义。
2. 屈服强度与抗拉强度的计算方法:应力-应变关系、极限状态方程。
3. 屈服强度与抗拉强度在不同材料中的变化规律:金属材料、非金属材料、复合材料等。
教学活动:1. 复习上一章的内容,引入屈服强度与抗拉强度的概念。
材料力学电子教案

材料力学电子教案第一章:材料力学概述1.1 材料力学的定义和研究对象1.2 材料力学的发展简史1.3 材料力学的研究方法1.4 材料力学的应用领域第二章:内力、截面法和剪切力2.1 内力的概念及其计算2.2 截面法的基本原理与应用2.3 剪切力的概念及其计算2.4 剪切强度计算及剪切失效分析第三章:弯曲和扭转3.1 弯曲的基本概念3.2 纯弯曲梁的应力和应变3.3 弯曲强度计算3.4 扭转的基本概念3.5 扭转应力计算及扭转失效分析第四章:材料的基本力学性能4.1 弹性变形与弹性模量4.2 塑性变形与塑性极限4.3 材料的其他力学性能4.4 材料力学性能的测定方法第五章:应力-应变关系与胡克定律5.1 应力与应变的定义及关系5.2 胡克定律的表述及应用5.3 非线性材料的应力-应变关系5.4 弹性模量的测定方法及应用第六章:材料力学中的能量原理6.1 能量原理概述6.2 势能和弹性势能6.3 能量原理在材料力学中的应用6.4 能量原理在弹性问题求解中的应用第七章:材料力学中的强度理论7.1 强度理论概述7.2 强度条件及其应用7.3 安全系数的概念及其计算7.4 材料力学中的失效准则及应用第八章:梁的弯曲与扭转组合8.1 梁的弯曲与扭转组合问题概述8.2 纯弯曲梁的扭转应力8.3 扭转梁的弯曲应力8.4 弯曲与扭转组合问题的求解方法第九章:壳体力学9.1 壳体力学概述9.2 壳体的基本方程及其求解9.3 壳体的弯曲与轴向变形9.4 壳体的稳定性问题及其求解方法第十章:材料力学在工程中的应用10.1 材料力学在结构设计中的应用10.2 材料力学在机械设计中的应用10.3 材料力学在材料加工中的应用10.4 材料力学在其他工程领域的应用重点和难点解析1. 第一章中“材料力学的研究方法”是重点内容,因为它涉及到材料力学的基本研究方法和思维方式。
补充和说明:材料力学的研究方法包括实验研究、理论分析和数值模拟等。
材料力学电子教案

材料力学电子教案一、课程简介1.1 课程性质与目的材料力学是工程技术类专业的一门重要基础课程,主要研究材料在外力作用下的力学行为,包括弹性、塑性、断裂等现象。
通过本课程的学习,使学生掌握材料力学的基本理论、基本知识和基本技能,为后续专业课程的学习以及工程实践打下坚实基础。
1.2 教学内容本课程主要内容包括:绪论、拉伸与压缩、弯曲、剪切与扭转、弹性基础、塑性基础、断裂力学、材料力学性能、复合材料力学和有限元法在材料力学中的应用等。
二、教学目标2.1 知识与技能(1)掌握材料力学的基本概念、基本理论和基本方法;(2)能够运用材料力学知识分析实际工程问题;(3)了解材料力学发展的趋势和新技术。
2.2 过程与方法(1)通过理论教学,使学生掌握材料力学的基本理论;(2)通过实验教学,培养学生的动手能力和实验技能;(3)通过课堂讨论和课后作业,提高学生的分析和解决问题的能力。
2.3 情感、态度与价值观(1)培养学生的科学精神,提高学生的创新能力;(2)培养学生勤奋学习、刻苦钻研的学习态度;(3)培养学生团结协作、积极向上的团队精神。
三、教学方法与手段3.1 教学方法(1)采用启发式教学,引导学生主动思考、积极参与;(2)采用案例教学,使学生更好地理解材料力学的应用;(3)采用互动式教学,促进学生与教师、同学之间的交流。
3.2 教学手段(1)利用多媒体课件,提高教学效果;(2)使用模型和实验设备,增强学生的直观感受;(3)运用网络资源,拓宽学生的知识视野。
四、教学评价4.1 评价方法采用过程评价与终结评价相结合的方法,全面评价学生的知识、技能和素质。
4.2 评价内容(1)课堂表现:发言、提问、讨论等;(2)作业与实验:作业完成情况、实验报告等;(3)考试成绩:期末考试、考查等。
五、教学计划5.1 课时安排本课程共计48课时,其中包括32课时理论教学,16课时实验教学。
5.2 教学进度(1)第1-8周:绪论、拉伸与压缩、弯曲、剪切与扭转等基本内容;(2)第9-12周:弹性基础、塑性基础、材料力学性能等内容;(3)第13-16周:断裂力学、复合材料力学和有限元法在材料力学中的应用等内容。
《材料力学电子教案》课件

《材料力学电子教案》PPT课件第一章:材料力学概述1.1 课程介绍1.2 材料力学的定义与发展历程1.3 材料力学的研究对象与方法1.4 材料力学的应用领域第二章:内力、应力与应变2.1 内力的概念2.2 应力的概念2.3 应变的概念2.4 应力-应变关系第三章:弹性与塑性力学3.1 弹性力学的概念3.2 弹性模量的概念与计算3.3 塑性力学的概念3.4 塑性极限与屈服准则第四章:材料的力学性能4.1 强度与韧性4.2 硬度与疲劳强度4.3 弹性与塑性4.4 材料力学性能的测试方法第五章:杆件的扭转与弯曲5.1 扭转的基本概念5.2 扭转的弹性条件5.3 扭转的塑性条件5.4 弯曲的基本概念5.5 弯曲的弹性条件5.6 弯曲的塑性条件第六章:杆件的组合6.1 组合截面的概念6.2 组合截面的弹性扭转6.3 组合截面的弯曲6.4 组合截面的塑性扭转与弯曲第七章:压杆稳定7.1 压杆稳定的基本概念7.2 压杆稳定的弹性屈曲7.3 压杆稳定的塑性屈曲7.4 压杆稳定的影响因素与设计准则第八章:弹性基础梁8.1 弹性基础梁的基本概念8.2 弹性基础梁的弹性弯曲8.3 弹性基础梁的塑性弯曲8.4 弹性基础梁的稳定性分析第九章:弹性板壳9.1 弹性板壳的基本概念9.2 弹性板壳的弹性弯曲与扭转9.3 弹性板壳的塑性弯曲与扭转9.4 弹性板壳的稳定性分析第十章:材料力学中的能量原理10.1 能量原理的基本概念10.2 势能原理及其应用10.3 最小势能原理与平衡条件10.4 能量原理在材料力学中的应用第十一章:力法在材料力学中的应用11.1 力法的基本概念11.2 弹性方程与受力分析11.3 弹性方程的求解方法11.4 力法在实际问题中的应用第十二章:位移法在材料力学中的应用12.1 位移法的基本概念12.2 位移方程与受力分析12.3 位移法的求解步骤12.4 位移法在实际问题中的应用第十三章:能量法在材料力学中的应用13.1 能量法的基本概念13.2 动能定理与势能原理13.3 能量法的求解步骤13.4 能量法在实际问题中的应用第十四章:复杂应力状态下的材料力学行为14.1 复杂应力状态的基本概念14.2 主应力与主应变14.3 材料的屈服与破坏14.4 复杂应力状态下的弹性与塑性分析第十五章:材料力学的数值方法与应用15.1 数值方法的基本概念15.2 有限元法在材料力学中的应用15.3 有限差分法在材料力学中的应用15.4 材料力学的其他数值方法与应用重点和难点解析1. 内力、应力与应变的关系及其计算方法。
材料力学教案范文

材料力学教案范文一、教学目标:1.认识材料力学的基本概念和基本原理;2.理解材料力学与工程实践的关系;3.掌握材料的力学性质,如强度、刚度、韧性等;4.培养学生分析和解决材料力学问题的能力;5.提高学生的实验能力和数据处理能力。
二、教学内容:1.材料力学的基本概念和基本原理:(1)材料的概念、分类及其应用;(2)力学的基本概念和基本原理;(3)材料力学与工程实践的关系。
2.材料的力学性质:(1)应力与应变的概念和计算方法;(2)材料的强度、刚度、韧性、脆性等性质;(3)材料静力学与动力学的基本原理。
3.材料力学问题的分析和解决方法:(1)材料力学问题的基本分析方法;(2)材料力学问题的解决方法;(3)材料力学问题的实例分析。
4.实验与实践:(1)材料力学实验的基本原理和方法;(2)实验数据的处理和分析。
三、教学方法:1.教师讲授+学生自主学习的方法;2.理论与实验相结合的方法;3.个案研究和问题驱动的教学方法。
四、教学过程:1.导入(10分钟)引导学生回顾前一堂课的内容,并通过一个实例引出本堂课的主题,以激发学生的兴趣。
2.理论授课(30分钟)根据教学内容,向学生讲授材料力学的基本概念和基本原理,并结合实例进行讲解。
重点讲解应力、应变、刚度、强度、韧性等概念,并介绍计算方法和相关公式。
3.问题分析与解决(30分钟)向学生提供一些材料力学问题的案例,并引导学生运用所学知识进行分析和解决。
鼓励学生提出自己的想法和解决方法,并进行讨论和交流。
4.实验操作(40分钟)组织学生进行材料力学实验操作,引导学生掌握实验方法和数据处理技巧。
教师和助教全程指导学生,确保实验安全和数据准确。
5.实验报告和讨论(30分钟)学生撰写实验报告,包括实验目的、原理、方法、数据和结果的分析。
学生向全班展示自己的实验结果,并进行讨论和评价。
六、课堂作业(10分钟)布置与本课内容相关的课堂作业,鼓励学生独立思考和解决问题。
并要求学生在下一次上课前完成作业,并准备分享自己的思考结果。
西南交大材料力学教案

西南交大材料力学教案第一章:材料力学基本概念1.1 材料力学的定义1.2 材料力学的研究对象和内容1.3 材料力学的发展历程及现状1.4 材料力学在工程技术中的应用第二章:内力、应力与应变2.1 内力的概念及其计算2.2 应力的概念及其计算2.3 应变速率与应变的关系2.4 材料的弹性模量与泊松比第三章:材料的力学性能3.1 材料的拉伸性能3.2 材料的压缩性能3.3 材料的剪切性能3.4 材料的其他力学性能第四章:弹性理论基础4.1 弹性方程及其求解方法4.2 弹性问题的基本解法4.3 弹性位移与应变的关系4.4 弹性能量原理及应用第五章:塑性理论基础5.1 塑性的概念及其判据5.2 塑性方程及其求解方法5.3 塑性问题的基本解法5.4 塑性失稳与极限分析第六章:材料力学中的能量方法6.1 能量原理概述6.2 弹性势能与应变能密度6.3 单位体积应变能与弹性模量6.4 能量方法在材料力学中的应用案例第七章:疲劳与断裂力学基础7.1 疲劳现象及其分类7.2 疲劳裂纹的扩展规律7.3 断裂力学的的基本概念7.4 材料韧性、脆性及断裂韧性评价第八章:材料力学在结构分析中的应用8.1 杆件受力分析基础8.2 梁的弯曲与扭转8.3 壳体结构力学分析8.4 结构强度校核与优化设计第九章:材料力学实验9.1 概述9.2 拉伸实验与压缩实验9.3 剪切实验与摩擦实验9.4 弹性模量与泊松比测定实验第十章:现代材料力学研究进展10.1 概述10.2 高温材料力学性能研究10.3 纳米材料力学行为研究10.4 新型复合材料力学性能研究重点和难点解析一、内力、应力与应变:重点关注内力、应力和应变的概念及其计算。
补充说明内力是物体内部由于外力作用而产生的相互抵消的力,应力是单位面积上的内力,应变是物体在受力后形状和尺寸的变化。
二、材料的力学性能:重点关注材料的拉伸性能、压缩性能和剪切性能。
补充说明拉伸性能是指材料在拉伸过程中的性能表现,包括抗拉强度、伸长率等;压缩性能是指材料在压缩过程中的性能表现,包括抗压强度等;剪切性能是指材料在剪切过程中的性能表现,包括剪切强度等。
材料力学电子教案

材料力学电子教案第一章:材料力学概述1.1 课程介绍介绍材料力学的基本概念、研究对象和内容强调材料力学在工程领域的重要性1.2 材料的力学性能介绍材料的弹性、塑性、韧性、硬度等力学性能解释各种力学性能指标的定义和意义1.3 应力与应变定义应力、应变、泊松比等基本概念解释应力-应变关系的图形和特点第二章:弹性变形2.1 弹性理论基础介绍弹性模量、剪切模量等基本弹性参数解释弹性矩阵和弹性方程的定义和应用2.2 拉伸和压缩分析拉伸和压缩试验的应力-应变关系计算拉伸强度、压缩强度等指标2.3 弯曲和扭转分析弯曲和扭转试验的应力-应变关系计算弯曲强度、扭转刚度等指标第三章:塑性变形3.1 塑性理论基础介绍塑性变形的基本概念和特点解释塑性极限、塑性应变等参数的定义和计算方法3.2 拉伸和压缩塑性变形分析拉伸和压缩试验的应力-应变关系计算屈服强度、伸长率等指标3.3 弯曲和扭转塑性变形分析弯曲和扭转试验的应力-应变关系计算屈服强度、挠度等指标第四章:材料的高温力学性能4.1 高温弹性变形介绍高温下材料的弹性性能变化分析高温下弹性模量的变化规律和影响因素4.2 高温塑性变形介绍高温下材料的塑性性能变化分析高温下塑性极限、屈服强度等指标的变化规律和影响因素4.3 高温韧性介绍高温下材料的韧性变化分析高温下韧性的评价方法和指标第五章:材料的疲劳与断裂5.1 疲劳基础介绍疲劳现象和疲劳寿命的概念解释疲劳循环应力、疲劳极限等参数的定义和意义5.2 疲劳强度计算介绍疲劳强度的计算方法和疲劳寿命的预测模型分析影响疲劳寿命的因素和提高疲劳强度的方法5.3 断裂力学基础介绍断裂力学的基本概念和断裂韧性解释应力强度因子、裂纹扩展速率等参数的定义和计算方法第六章:材料力学在结构分析中的应用6.1 梁的弯曲介绍梁的弯曲理论,包括剪力、弯矩和曲率的关系分析梁的弯曲强度和稳定性问题6.2 杆件的拉伸和压缩分析杆件在拉伸和压缩状态下的应力分布计算杆件的拉伸强度和压缩强度6.3 平面应力问题和空间应力问题解释平面应力问题和空间应力问题的概念分析应力转换和应力解的基本原理第七章:材料力学在材料设计中的应用7.1 材料设计的基本原则介绍材料设计的目标和基本原则解释材料设计的基本流程和方法7.2 材料的力学性能设计分析材料的力学性能对材料设计的影响介绍提高材料力学性能的设计方法和策略7.3 新型材料的力学性能研究介绍新型材料的研究和发展趋势分析新型材料在材料力学性能方面的优势和应用前景第八章:实验技能与数据分析8.1 实验设备与方法介绍材料力学实验设备的使用和操作方法解释实验数据的采集和处理流程8.2 材料力学实验项目分析常见的材料力学实验项目及其目的和意义介绍实验结果的评估和分析方法8.3 数据分析与处理介绍数据分析的基本方法和技巧解释数据处理在材料力学研究中的应用和重要性第九章:材料力学在工程中的应用9.1 土木工程中的应用分析材料力学在土木工程中的应用案例介绍材料力学在结构设计、桥梁工程等方面的应用9.2 机械工程中的应用分析材料力学在机械工程中的应用案例介绍材料力学在机械零件设计、材料选择等方面的应用9.3 航空航天工程中的应用分析材料力学在航空航天工程中的应用案例介绍材料力学在飞行器结构设计、航天材料选择等方面的应用第十章:材料力学的未来发展10.1 新型材料的研究与发展介绍新型材料的研究方向和发展趋势分析新型材料在材料力学性能方面的创新和突破10.2 材料力学与其他学科的交叉研究介绍材料力学与其他学科的交叉研究领域分析交叉研究对材料力学发展的影响和意义10.3 材料力学的挑战与机遇分析材料力学面临的挑战和问题探讨材料力学的未来机遇和发展方向重点和难点解析1. 弹性变形和塑性变形的理解和区分。
材料力学电子教案第

“材料力学电子教案第一部分”一、教案概述本部分教案主要针对材料力学的基本概念、弹性理论和塑性理论进行讲解。
通过本部分的学习,使学生掌握材料力学的基本知识,能够分析材料的应力、应变、弹性模量、泊松比等基本参数,并了解材料在拉伸、压缩、弯曲和剪切等基本载荷作用下的力学行为。
二、教学目标1. 了解材料力学的基本概念,弹性理论和塑性理论。
2. 掌握应力、应变、弹性模量、泊松比等基本参数的定义和计算方法。
3. 能够分析材料在基本载荷作用下的力学行为。
三、教学内容1. 材料力学基本概念:应力、应变、弹性模量、泊松比等。
2. 弹性理论:胡克定律、弹性方程、弹性模量的测定。
3. 塑性理论:塑性准则、塑性变形与恢复、极限载荷与强度准则。
四、教学方法1. 采用讲授法,系统讲解材料力学的基本概念、弹性理论和塑性理论。
2. 利用示例和习题,使学生掌握应力、应变、弹性模量、泊松比等基本参数的计算方法。
3. 通过案例分析,使学生能够分析材料在基本载荷作用下的力学行为。
五、教学资源1. 教材:《材料力学》2. 课件:材料力学基本概念、弹性理论和塑性理论的PPT课件。
3. 习题集:配合教材的习题集,用于巩固所学知识。
六、教学安排1. 课时:共计24课时。
2. 教学计划:每课时45分钟,共计6次课。
七、教学评价1. 课堂问答:评估学生对材料力学基本概念的理解和掌握程度。
2. 习题练习:评估学生运用弹性理论和塑性理论分析实际问题的能力。
3. 课程报告:让学生选择一个案例进行分析,评估学生的综合运用能力。
八、教学建议1. 建议学生在课后复习教材,加强对基本概念的理解。
2. 鼓励学生参与课堂讨论,提高学习的积极性。
3. 引导学生利用网络资源,了解材料力学的最新研究动态。
九、教学反思在教学过程中,教师应不断反思教学方法是否适合学生的需求,及时调整教学策略,提高教学质量。
关注学生的学习进度,针对学生的薄弱环节进行重点讲解。
十、课后作业1. 复习教材,巩固材料力学基本概念。
材料力学电子教案(第一版)

02
材料力学基础
材料力学的定义与重要性
总结词:基本概念
详细描述:材料力学是研究材料在各种力和力矩作用下的行为的科学,它涉及到 材料的强度、刚度、稳定性和疲劳等特性。材料力学在工程领域中具有非常重要 的地位,是许多工程学科的基础。
材料力学的基本假设和基本概念
实例
在桥梁设计中,通过对不同材料的力学性能进行分析,选择合适的材料和结构形式,以满 足桥梁的承载要求和使用寿命;在高层建筑设计中,利用材料力学分析对建筑的抗风、抗 震性能进行评估,提高建筑的稳定性和安全性。
机械零件的材料力学分析
总结词
详细描述
实例
机械零件的强度、刚度和耐久性是决 定机械性能的关键因素,通过材料力 学分析可以优化零件的设计和制造。
$sigma$是应力,$F$是作用在杆件上的力,$A$是杆件的横截面积。
03
应变的计算公式
应变的计算公式是$epsilon = frac{Delta L}{L}$,其中$epsilon$是应
变,$Delta L$是杆件在受力后的伸长或缩短量,$L$是杆件的原长度。
拉伸与压缩的应力分布
均匀分布的应力
总结词
基本假设和基本概念
详细描述
材料力学的基本假设包括连续性假设、均匀性假设、各向同性假设和线性弹性假设。这些假设为材料力学的研究 提供了基础。基本概念包括应力和应变、弹性模量、泊松比等,这些概念是描述材料力学行为的基本参数。
材料力学的基本定理和公式
总结词
基本定理和公式
详细描述
材料力学中有很多重要的定理和公式,如胡克定律、弹性力学基本方程、圣维南原理等。这些定理和 公式是描述材料力学行为的基础,也是解决工程问题的重要工具。
材料力学大学教案

教学目标:1. 理解材料力学的基本概念和理论;2. 掌握材料力学的基本计算方法和应用;3. 培养学生的创新思维和实际操作能力;4. 提高学生的团队协作能力和沟通能力。
教学内容:一、绪论1. 材料力学的定义和发展历程;2. 材料力学的研究内容和应用领域;3. 材料力学的基本假设和模型。
二、材料力学基本理论1. 材料的应力-应变关系;2. 材料的强度理论;3. 材料的疲劳与断裂。
三、材料力学基本计算方法1. 材料的弹性力学分析;2. 材料的塑性力学分析;3. 材料的断裂力学分析。
四、材料力学应用实例1. 梁的弯曲变形与强度计算;2. 圆轴的扭转变形与强度计算;3. 材料的疲劳与断裂分析。
教学过程:一、导入1. 通过实际工程案例,让学生了解材料力学在实际工程中的应用;2. 引导学生思考材料力学的基本问题,激发学习兴趣。
二、基本理论讲解1. 讲解材料力学的定义、研究内容和应用领域;2. 讲解材料力学的基本假设和模型;3. 讲解材料的应力-应变关系、强度理论和疲劳与断裂。
三、基本计算方法讲解1. 讲解弹性力学分析、塑性力学分析和断裂力学分析的基本方法;2. 通过例题讲解,让学生掌握计算方法和步骤。
四、应用实例讲解1. 讲解梁的弯曲变形与强度计算、圆轴的扭转变形与强度计算、材料的疲劳与断裂分析;2. 通过实例分析,让学生了解材料力学在实际工程中的应用。
五、课堂练习与讨论1. 学生进行课堂练习,巩固所学知识;2. 学生分组讨论,提出问题并解答,提高团队协作能力和沟通能力。
教学评价:1. 课堂表现:观察学生在课堂上的学习态度、积极参与程度;2. 作业完成情况:检查学生作业的完成质量,了解学生的学习效果;3. 期末考试:通过考试检验学生对材料力学的掌握程度。
教学反思:1. 教师要关注学生的学习需求,及时调整教学内容和方法;2. 注重培养学生的创新思维和实际操作能力,提高学生的综合素质;3. 加强与学生的沟通,关注学生的心理需求,营造良好的学习氛围。
西南交大材料力学教案

西南交大材料力学教案一、引言1. 课程背景材料力学是工程专业的一门重要基础课程,主要研究材料在外力作用下的力学行为,包括弹性、塑性、断裂等现象。
通过对材料力学的学习,使学生掌握材料的基本力学性质,能够分析评价材料的力学性能,为工程设计和施工提供理论依据。
2. 课程目标(1)理解材料力学的基本概念、原理和公式;(2)掌握材料力学性能的测试方法和技术;(3)能够运用材料力学知识分析和解决实际工程问题。
二、弹性理论1. 弹性与弹性形变介绍弹性的概念,解释弹性形变、弹性模量、泊松比等基本概念,并通过实例说明弹性形变在实际工程中的应用。
2. 应力与应变讲解应力、应变的概念及计算方法,分析拉压杆、扭转、弯曲等基本受力状态下的应力与应变关系,引导学生运用弹性理论分析实际问题。
3. 弹性方程与弹性能量推导弹性方程,讲解位移场、应力张量等概念,介绍弹性能量的表达式,探讨弹性能量在工程中的应用。
三、塑性理论1. 塑性与塑性变形介绍塑性的概念,分析塑性变形的特点,讲解塑性变形的测量方法,以及塑性变形在工程中的应用。
2. 塑性准则与屈服条件介绍屈服的概念,讲解塑性准则(包括屈服强度、极限强度等),分析不同加载路径下的屈服条件。
3. 塑性变形的基本方程推导塑性变形的基本方程,讲解应力增量、应变增量等概念,引导学生运用塑性理论分析实际问题。
四、断裂与疲劳1. 断裂力学基础介绍断裂力学的概念,讲解断裂韧度、裂纹扩展速率等基本参数,分析断裂力学在工程中的应用。
2. 疲劳与疲劳寿命讲解疲劳现象,分析疲劳寿命的影响因素,介绍疲劳强度设计方法,探讨疲劳损伤在工程中的应用。
3. 断裂与疲劳的防治措施分析断裂与疲劳产生的原因,讨论防治措施,如材料选择、结构设计优化、焊接技术等。
五、材料力学实验1. 实验目的与意义讲解材料力学实验在教学和科研中的重要性,明确实验目标,使学生了解实验方法和技巧。
2. 实验设备与方法介绍实验设备、实验原理及实验方法,如拉伸试验、压缩试验、弯曲试验等,引导学生动手进行实验操作。
材料力学教案【范本模板】

第一章绪论及基本概念一、教学目标和教学内容教学目标:明确材料力学的任务,理解变形体的的基本假设,掌握杆件变形的基本形式. 教学内容:错误!材料力学的特点○,2 材料力学的任务错误!材料力学的研究对象错误!变形体的基本假设错误!材料力学的基本变形形式二、重点难点构件的强度、刚度、稳定性的概念;杆件变形的基本形式、变形体的基本假设。
三、教学方式采用启发式教学,通过提问,引导学生思考,让学生回答问题。
四、建议学时0。
5学时五、讲课提纲1、材料力学的任务材料力学是研究构件强度、刚度和稳定性计算的学科。
工程中各种机械和结构都是由许多构件和零件组成的。
为了保证机械和结构能安全正常地工作,必须要求全部构件和零件在外力作用时具有一定的承载能力,承载能力表现为1.1强度是指构件抵抗破坏的能力。
构件在外力作用下不被破坏,表明构件具有足够的强度。
1。
2刚度是指构件抵抗变形的能力.构件在外力作用下发生的变形不超过某一规定值,表明构件具有足够的刚度.1。
3稳定性是指构件承受在外力作用下,保持原有平衡状态的能力,构件在外力作用下,能保持原有的平衡形态,表明构件具有足够的稳定性。
1.4材料力学的任务:以最经济为代价,保证构件具有足够的承载能力。
通过研究构件的强度、刚度、稳定性,为构件选择合适的材料、确定合理的截面形状和尺寸提供计算理论。
2、材料力学的研究对象:可变形固体♦均匀连续性假设: 假设变形固体内连续不断地充满着均匀的物质,且体内各点处的力学性质相同.♦各向同性假设: 假设变形固体在各个方向上具有相同的力学性质。
♦小变形假设: 假设变形固体在外力作用下产生的变形与构件原有尺寸相比是很微小的,称“小变形”。
在列平衡方程时,可以不考虑外力作用点处的微小位移,而按变形前的位置和尺寸进行计算。
3、杆件的几何特征3。
1轴线:截面形心的连线3。
2横截面:垂直于轴线的截面3。
3杆的分类:4、杆件变形的基本形式杆件在不同受力情况下,将产生各种不同的变形,但是,不管变形如何复杂,常常是四种基本变形(轴向拉压、剪切、扭转、弯曲)或是它们的组合。
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第一章绪论及基本概念一、教学目标和教学容教学目标:明确材料力学的任务,理解变形体的的基本假设,掌握杆件变形的基本形式。
教学容:○1材料力学的特点○2材料力学的任务○3材料力学的研究对象○4变形体的基本假设○5材料力学的基本变形形式二、重点难点构件的强度、刚度、稳定性的概念;杆件变形的基本形式、变形体的基本假设。
三、教学方式采用启发式教学,通过提问,引导学生思考,让学生回答问题。
四、建议学时0.5学时五、讲课提纲1、材料力学的任务材料力学是研究构件强度、刚度和稳定性计算的学科。
工程中各种机械和结构都是由许多构件和零件组成的。
为了保证机械和结构能安全正常地工作,必须要求全部构件和零件在外力作用时具有一定的承载能力,承载能力表现为1.1强度是指构件抵抗破坏的能力。
构件在外力作用下不被破坏,表明构件具有足够的强度。
1.2刚度是指构件抵抗变形的能力。
构件在外力作用下发生的变形不超过某一规定值,表明构件具有足够的刚度。
1.3稳定性是指构件承受在外力作用下,保持原有平衡状态的能力,构件在外力作用下,能保持原有的平衡形态,表明构件具有足够的稳定性。
1.4材料力学的任务:以最经济为代价,保证构件具有足够的承载能力。
通过研究构件的强度、刚度、稳定性,为构件选择合适的材料、确定合理的截面形状和尺寸提供计算理论。
2、材料力学的研究对象:可变形固体♦均匀连续性假设: 假设变形固体连续不断地充满着均匀的物质,且体各点处的力学性质相同。
♦各向同性假设: 假设变形固体在各个方向上具有相同的力学性质。
♦小变形假设: 假设变形固体在外力作用下产生的变形与构件原有尺寸相比是很微小的,称“小变形”。
在列平衡方程时,可以不考虑外力作用点处的微小位移,而按变形前的位置和尺寸进行计算。
3、杆件的几何特征3.1轴线:截面形心的连线3.2横截面:垂直于轴线的截面3.3杆的分类:4、杆件变形的基本形式杆件在不同受力情况下,将产生各种不同的变形,但是,不管变形如何复杂,常常是四种基本变形(轴向拉压、剪切、扭转、弯曲)或是它们的组合。
第二章轴向拉伸和压缩一、教学目标和教学容1、教学目标正确理解力、应力、应变等基本概念,熟练掌握截面法。
正确理解并熟练掌握轴向拉压正应力公式、胡克定律、强度条件,掌握拉压杆的强度计算方法。
掌握拉压时材料的力学性能,弄清材料力学解决问题的思路和方法。
2、教学容○1截面法、力、应力○2轴力、轴力图○3正应力、应力集中的概念○4轴向拉(压)时斜截面上的应力○5拉压杆的变形、胡克定律、泊松比⑥拉压杆的强度计算⑦材料拉压时的力学性能⑧拉压杆件系统的超静定问题二、重点难点1、力和截面法,轴力和轴力图。
2、应力的概念,轴向拉压时横截面上的应力,轴向拉压时的变形。
3、材料拉、压时的力学性能。
4、轴向拉压的强度计算。
5、应力集中的概念,拉、压静不定问题。
三、教学方式采用启发式教学和问题式教学法结合,通过提问,引导学生思考,让学生回答问题,激发学生的学习热情。
四、建议学时7 学时五、讲课提纲2.1轴向拉伸(压缩)的概念受力特点:作用于杆件上外力或外力合力的作用线与杆件轴线重合。
变形特点:构件沿轴线方向的伸长或缩短。
2.2轴力、轴力图1、力、截面法力的概念力是构件因受外力而变形,其部各部分之间因相对位移改变而引起的附加力。
截面法截面法四部曲:截(切开)、取(取分离体)、代(代替)、平(平衡)2、轴力、轴力图轴向拉压时的力——轴力轴力的符号规则——轴力背离截面时为正,指向截面为负。
轴力图2.3应力与圣维南原理1、应力的概念:定义:力在截面上的分布集度。
数学表示: AP A ∆∆∆lim 0→ 应力分量;⎩⎨⎧与截面相切的应力。
切应力与截面正交的应力。
正应力::τσ 正应力的代数符号规定:拉应力为正,压应力为负。
应力的单位: Pa (N/m 2)2、轴向拉(压)时横截面上的正应力:应力计算公式: AF N =σ 公式的适用围:(1)外力作用线必须与杆轴线重合,否则横截面上应力将不是均匀分布;(2) 距外力作用点较远部分正确,外力作用点附近应力分布复杂,由于加载方式的不同,只会使作用点附近不大的围受到影响(圣维南原理)。
因此,只要作用于杆端合力作用线与杆轴线重合,除力作用处外,仍可用该公式计算。
(3) 必须是等截面直杆,否则横截面上应力将不是均匀分布,当截面变化较缓慢时,可近似用该公式计算。
3、圣维南原理:外力作用在杆端的方式不同,只会使杆端距离不大于横向尺寸的围应力分布受到影响。
4、轴向拉(压)杆斜截面上的应力ασατασασαααα2sin 2sin cos cos 2====p p 2.4变形、胡克定律、泊松比1、纵向变形、胡克定律:绝对变形l l l -=∆1EAl F l N .=∆ 胡克定律 E ——弹性模量(Pa ) EA —抗拉(压)刚度,反映杆件抵抗拉伸(压缩)变形的能力 相对变形(线应变)ll ∆=ε 拉伸ε为“+”,压缩ε为“-” 在弹性围: ,εσE = P σσ≤ 胡克定律 2、横向变形及泊松比:绝对变形横向尺寸1a a → a a a -=∆1相对变形(横向应变)aa ∆='ε 拉伸ε'为“-”,压缩'ε为“+” 柏松比(横向变形系数) 实验表明:在弹性围 εεμ'= μ是反映材料性质的常数,由实验确定,一般在-1 ~ -0.5之间。
2.5材料在拉伸和压缩时的力学性能1、低碳钢拉伸时的力学性能:试件:圆截面: d l 10= d l 5=矩形截面: l =11.3A l =5.65Al —工作段长度(标距) d —直径 A —横截面积低碳钢拉伸时变形发展的四个阶段:(1)弹性阶段(oa )应力特征值:比例极限p σ—材料应力应变成正比的最大应力值(服从虎克定律) 弹性极限e σ—材料只出现弹性变形的应力极限值εσ,成比αεσtg E ==(比例系数) E 为与材料有关的比例常数,随材料不同而异。
当1=ε时,E =σ,由此说明表明材料的刚性的大小;αεtg =说明几何意义。
(2)屈服阶段(bc )当应力超过弹性极限后,应变增加很快,但应力仅在一微小围波动,这种应力基本不变,应变不断增加,从而明显地产生塑性变形的现象称为屈服(流动)。
现象:磨光试件表面出现与轴线成45︒倾角条纹——滑移线,是由于材料晶格发生相对滑移所造成。
材料产生显著塑性变形,影响构件正常使用,应避免出现。
应力特征值:屈服极限s σ——衡量材料强度的重要指标(3)强化阶段(cd )强化现象:材料恢复抵抗变形的能力,要使应变增加,必须增大应力值。
εσ-曲线表现为上升阶段。
应力特征性:强度极限b σ——材料能承受的最大应力值。
冷作硬化——材料预拉到强化阶段,使之发生塑性变形,然后卸载,当再次加载时弹性极限e σ和屈服极限s σ提高、塑性降低的现象。
(4)颈缩阶段(df )在某一局部围,A (急剧)、ε ,用A 计算的σ , 试件被拉断。
两个塑性指标:延伸率(伸长率)δ:%1001⨯-=l l l δ 材料分类⎩⎨⎧<≥%5%5δδ脆性材料塑性材料 截面收缩率ψ: %1001⨯-=A A A ψ2、其它材料拉伸时的力学性能:16Mn 钢也有明显的四个阶段;H62(黄铜)没有明显的屈服阶段,另三阶段较明显;T10A (高碳钢)没有屈服和颈缩阶段,只有弹性和强化阶段。
铸铁拉伸时是一微弯曲线,没有明显的直线部分,拉断前无屈服现象,拉断时变形很小是典型的脆性材料。
对于没有明显的屈服阶段的材料,常以产生0.2%的塑性变形所对应的应力值作为屈服极限,称条件屈服极限,用2.0σ表示。
3、材料压缩时的力学性能:低碳钢压缩时的力学性能:压缩时εσ-曲线,在屈服阶段以前与拉伸时相同,sp E σσ,,都与拉伸时相同,当σ达到s σ后,试件出现显著的塑性变形,越压越短,横截面增大,试件端部由于与压头之间摩擦的影响,横向变形受到阻碍,被压成鼓形。
得不到压缩时的强度极限。
因此,钢材的力学性质主要时用拉伸试验来确定。
铸铁压缩时的力学性能:与塑性材料相反脆性材料在压缩时的力学性质与拉伸时有较大差别。
4、材料在拉伸与压缩时力学性质特点:● 当应力不超过一定限度(不同材料其限度不同)时,εσ与成正比;● 塑性材料的抗拉强度极限比脆性材料高,宜作受拉构件;表示其强度特征的是sσ和b σ,而s σ是杆件强度设计的依据;● 脆性材料的抗压强度极限远大于其抗拉强度极限,宜作受压构件;唯一表示强度特征的是b σ,它也是杆件强度设计的依据。
2.6许用应力与强度条件1、极限应力、安全系数、许用应力:极限应力:材料破坏时的应力称为极限应力。
脆性材料塑性材料或2.0u σσσσ⎩⎨⎧=b s 安全系数、许用应力[]nu σσ= n —安全系数(大于1的数)构件工作时允许达到的最大应力值称许用应力][σ。
许用应力应低于极限应力。
2、强度条件:为了保证构件有足够的强度,杆最大工作应力不得超过材料在拉压时的许用应力][σ,即][maxN max σσ≤⎪⎭⎫ ⎝⎛=A F 它可解决工程上的三类强度问题:● 强度校核● 设计截面确定许可载荷2.7应力集中的概念局部应力——截面突变处某些局部小围的应力。
应力集中——在截面突变处出现局部应力剧增现象。
应力集中对于塑性、脆性材料的强度产生截然不同的影响,脆性材料对局部应力的敏感性很强,而局部应力对塑性材料的强度影响很小。
2.8拉伸和压缩静不定问题1、静不定问题的解法:基本思路:静力学关系,变形几何关系,物理关系。
解超静定问题,除列出平衡方程外,还要通过研究变形和力的关系建立足够数量的补充方程,为此要找出变形的协调条件,即保持结构连续所必须满足的变形几何条件,在通过变形的物理条件(力与变形的关系)就可以列出所需要的补充方程。
2、装配应力:杆件制成后,其尺寸有微小误差是难免的,这种误差使静定结构的几何形状发生微小改变,而不会引起力。
但对超静定结构,这种误差就会使杆件在承受载荷前产生较大的力。
由于加工误差,强行装配而引起的力称为装配力,与之相应的应力叫装配应力。
计算装配应力的关键在于根据结构的变形几何关系建立补充方程。
这类超静定问题的变形几何关系中一定有一项与尺寸误差 有关。
3、温度应力:热胀冷缩是金属材料的通性,在静定结构中杆件可以自由变形,温度均匀变化所产生的伸缩,不会在杆引起力。
但在超静定结构中,杆件的伸缩受到部分或全部约束,温度变化将会引起力,和它相应的应力称为温度应力。
第三章扭转与剪切一、教学目标和教学容1.教学目标掌握扭转力的计算方法;正确理解并熟练掌握扭转剪应力、扭转变形的计算方法、剪切胡克定律和剪应力互等定理、扭转强度和扭转刚度计算。
2.教学容○1外力偶矩的计算,扭矩、扭矩图,纯剪切。