材料力学课件

1、材料力学基础知识目录材料力学的任务与研究对象材料力学的基本假设与力学模型内力，应力与应变的概念构件的失效分析基础构件变形的基本形式简单的solidworks有限元分析实例1.材料力学的任务与研究对象力学是研究物质机械运动的学科，力学大致分为：静力学，运动学，动力学三种。按研究对象的形态，研究目的和研究方法的不同可分为：理论力学，材料力学，结构力学，工程力学，弹性力学，塑性力学，流体力学，量子力学等。 一台机器有N多个机械零件，标准件，标准组件组成的，每个零部件必须满足一定的要求才能使整台机器长期的正常工作。1.材料力学的任务与研究对象材料力学就是研究零部件满足一定要求的学科。其主要表现在三方面

2、： 1. 构件应具有足够的强度 所谓强度是指构件在外力的作用下，抵抗破坏的能力，在工程中对于脆性材料（伸长率5），要求在外力作用下不出现不可恢复的变形（塑性变形），否则也视为失效。2. 构件应具有足够的刚度 构件受到外力作用时，其尺寸与形状的变化称为变形，所谓刚度就是构件在外力作用下抵抗变形的能力。1.材料力学的任务与研究对象3.构件应具有足够的稳定性。 构件保持原来平衡形式不变的能力称为稳定性。 总之，材料力学是研究构件在外力作用下的受力，变形与破坏规律，为合理设计结构提供有关强度，刚度与稳定性分析的基本理论和方法。2000.10.25上午九点南京电视台演播大厅模板支架整体坍塌造成死6，重伤

3、11，轻伤24人。1.材料力学的任务与研究对象材料力学的主要研究对象是杆以及由若干杆组成的简单杆系，还有一些受力比较简单的板和壳等。（可以把复杂的结构简化为简单的杆系结构）而对于比较复杂的杆系与块杆问题，则属于结构力学和弹性力学范围。2.材料力学的基本假设与力学模型物质的构成模型连续性和均匀性假设， 材料力学是研究构件的宏观力学性能及在外力作用下的响应，因此可以用连续性和均匀性，当研究发生在晶粒或分子上的现象时，就不可用均匀性和连续性。物质的本构模型 反应物质力学性能的就是物质的本构模型。（弹性，塑性，粘性等） 各向同性材料：假定固体材料在各个方向的力学性能相同。（铸铁，铸钢等）。2.材料力学

4、的基本假设与力学模型 各向异性材料：在不同的方向上具有不同的力学性能的材料。（碳纤维，玻璃纤维，环氧树脂等）结构（构件）的计算模型 就是对构件或结构的几何形状，荷载分布，变形形式，构件的连接等方面的简化过程。 3.内力，应力与应变的概念外力：其他构件和物质作用于被研究对象上的力。 1，按作用方式分为：表面力（风，雨，雪，空气等产生的压力）和体积力（构件的重力和惯性力）。 2，按分布情况分为：分布力和集中力。 3，按载荷随时间变化的情况分为静载荷和动载荷。 动载荷情况下需加一个惯性力。 F惯 3.内力，应力与应变的概念内力 当构件受到外力作用时，构件发生变形，同时，构件内各质点间的力将发生变化，

5、产生内力。构件的强度，刚度及稳定性与内力的大小及其在构件内分布的情况密切相关。一般用截面法来分析构件各部位所受的内力。（后详见）轴力：沿轴线的内力，如FN。剪力：作用于所切截面上的内力，如 FQy , FQz。扭矩：矢量沿轴线的内力偶矩。如Mx，弯矩：矢量位于所切横截面上的内力偶矩，如My ，Mz。3.内力，应力与应变的概念应力（为什么要定义应力） 构件的失效不仅与横截面上的内力有关，而且与横截面的面积有关，即内力分布的密集程度有关。因此要引出应力概念。3.内力，应力与应变的概念3.内力，应力与应变的概念应变 在外力作用下，构件几何形状和尺寸的改变称为变形。一般构件内各点的变形量是不均匀的，某

6、一点的变形程度称为应变。3.内力，应力与应变的概念泊松比3.内力，应力与应变的概念切应变3.内力，应力与应变的概念3.内力，应力与应变的概念3.内力，应力与应变的概念3.内力，应力与应变的概念4.构件的失效分析基础材料拉伸和压缩时的力学性能 材料的力学性能是指材料在外力作用下其强度和变形性能。材料的力学性能可通过试验来测定。 一般是在常温，静载荷下的低碳钢单向拉伸试验，可在万能试验机上进行。为了便于区分不同材料的试验结果，必须将试验材料按国家标准制成标准试样进行试验。4.构件的失效分析基础4.构件的失效分析基础4.构件的失效分析基础4.构件的失效分析基础试验演示4.构件的失效分析基础线弹性阶段

7、 p比例极限 e弹性极限2. 屈服阶段 s屈服极限是衡量材料强度的重要指标。3. 硬化阶段 b强度极限4. 颈缩破坏阶段 4.构件的失效分析基础4.构件的失效分析基础4.构件的失效分析基础4.构件的失效分析基础4.构件的失效分析基础4.构件的失效分析基础4.构件的失效分析基础4.构件的失效分析基础四，构件强度失效分析 材料失效时所受应力称为极限应力，0表示。对于塑性材料， 0= s。对于脆性材料， 0= b 。 构件在荷载等因素作用下所产生的应力为工作应力。为了保证构件具有足够的强度，应使构件的工作应力小于材料的极限应力。因此在强度计算中，需把极限应力除以大于一的安全因数n，作为设计时的最高值。称为许用应力。用来表示。即= 0/n。在工程中，安全因数可从有关规范或手册中查出。在常温静载下，对于塑性材料，取ns=1.22.5。对于脆性材料，取nb=23.5。 同样对于切应力用许用切应力。因此在简单应力状态（单向和纯剪切应力状态）下。构件内最大工作应力不得超过材料的许用应力。即：max ，max 。5.构件变形的基本形式杆件的变形形式组合变形基本变形扭转弯曲剪切轴向压缩轴向拉伸5.构件变形的基