汽车机械基础教案 电子演示文稿 第7章 材料力学的基本概念.ppt

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1、第七章材料力学基础第一节材料力学的基本概念一、材料力学的任务二、变形固体与基本假设三、弹性和塑性变形四、杆件变形的基本形式第二节拉伸和压缩一、拉伸与压缩的概念二、拉伸与压缩应力三、拉伸（压缩）时材料的机械性能四、拉伸（压缩）时的强度计算第三节剪切和挤压一、剪切的概念及实用计算二、挤压的概念及实用计算第四节圆轴的扭转一、圆轴扭转的概念二、圆轴扭转外力偶矩、扭矩三、圆轴扭转时的应力四、圆轴扭转的强度计算第五节直梁的弯曲一、平面弯曲概念二、梁的内力——剪力和弯矩三、纯弯曲时的正应力四、梁的弯曲强度计算第六节材料力学其他常用知识简介一、组合变形二、压杆稳定性知识三、动

2、荷应力和交变应力概述第一节材料力学的基本概念一、材料力学的任务工程上各种机器设备和结构物，都是由许许多多构件组成的，构件工作时往往承受载荷作用。在载荷作用下，构件必然产生变形——形状和大小发生变化，并可能发生破坏。为保证机器设备和结构物的正常工作，构件应满足以下要求：⒈　足够的强度构件在载荷作用下抵抗破坏的能力，称为强度。构件具有足够的强度就是指在规定的使用条件下构件不会被破坏。⒉　足够的刚度构件抵抗变形的能力，称为刚度。构件具有足够的刚度就是在规定的使用条件下，构件不会产生过大的变形。⒊　足够的稳定性受压力作用的细长杆、薄壁杆，当载荷增加时，还可能出现突然失

3、去初始平衡状态的现象，称为丧失稳定。所谓稳定性是指细长压杆保持原有直线平衡形式的能力。材料力学的任务工程设计中，构件不仅要满足强度、刚度和稳定性的要求，同时还必须符合经济方面的要求。前者往往要求加大构件的横截面，多用材料，用强度高的材料；而后者却要求节省材料，尽量降低成本；因此安全与经济两者之间是存在矛盾的。材料力学是研究构件强度、刚度和稳定性的学科，它的任务就是在满足强度、刚度和稳定性的前提下，为构件选择适宜的材料，确定合理的形状和尺寸；为构件设计提供基本理论和计算方法。二、变形固体与基本假设在理论力学中，刚体是理论力学的理想模型。对材料力学而言，变形正是它

4、所研究的主要内容之一，因而它的研究对象是受力会变形的固体，简称为变形固体。并以下列假设将其简化为理想模型。⒈均匀连续性假设假设变形固体的内部是连续不断地充满了物质，而且各处力学性质都相同；⒉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；⒊小变形假设假设变形固体与物体本身的尺寸相比，是很微小的。三、弹性和塑性变形变形固体在解除外力后，具有恢复原形的性质，称为弹性。卸载后消失的变形，称为弹性变形。一般工程材料，当外载未超过某限度时，仅产生弹性变形，称为完全弹性体；当外力超过某极限时，还将产生卸载后的不消失的塑性变形，称为弹塑性体。材料力学研究的主要问题是

5、完全弹性体的小变形问题。四、杆件变形的基本形式实际构件的形状是各种各样的。简化后可大致归纳为四类：杆、板、壳和块。凡是长度远大于其它两个方向尺寸的构件，称为杆。材料力学主要研究对象是杆件，且大多是等截面直杆。杆受力后，其变形基本形式有四种：⑴轴向拉伸和压缩构件受到沿轴线方向的两个大小相等而方向相反的拉力或压力时，构件就会沿轴向伸长或缩短。这种变形叫拉伸或压缩；⑵剪切和挤压变形构件受到大小相等、方向相反、作用线不重合且相距较近的两个力的作用时，构件的两个力中间部分产生各截面的相互错动，即剪切变形。机械中联接件的局部承受较大的压力，而出现塑性变形，这种变形叫挤压变

6、形。⑶扭转变形构件受到垂直杆轴线的两平面内大小相等、而方向相反的两个力偶作用时，杆件所产生的变形称为扭转变形；⑷弯曲变形构件受到与杆轴线相垂直的力作用或构件纵向平面内受到力偶的作用时，产生的变形称为弯曲变形，变形后的轴线变成曲线。其他复杂的变形形式，都是上述两种或两种以上基本变形的组合，称为组合变形。第二节拉伸和压缩一、拉伸与压缩的概念举例：内燃机的连杆，在工作中将产生压缩变形（如右上图），链传动中的传动链条受拉伸等。这些受拉或受压的构件绝大多数是等截面直杆，可以简化成如右下图所示的计算简图。由计算简图可知，拉（压）杆的受力特点是外力（或外力合力）沿杆轴线作用

7、；变形特点是杆件沿轴向发生伸长或缩短。二、拉伸与压缩应力⒈　内力和截面法⑴内力以杆件为研究对象时，作用于杆件上的载荷和约束反力均称为外力。构件受到外力作用而变形时，由于材料内部颗粒之间的相对位置改变而产生相互作用的抵抗力称为内力。它是连续作用于截面上的分布力，随外力增减而变化。⑵截面法设有一受拉杆件AB（如下图），在外力F的作用下处于平衡状态，为确定横截面a-a上的内力，假想沿横截面a-a处截开为左、右两部分，并且以FN和FN′分别表示左右两部分上的内力。由于内力实际上是分布在整个横截面上的，所以FN和FN′分别表示左右两部分相互作用的力，它们是一对作用力与反

8、作用力的关系，因此只需取其中之一研究即