2015-2016第二学期《工程力学ⅱ(材料)》问题答疑材料-20160605113234

一、主题讨论部分：可变性固体的性质和基本的假设条件。出下列基本假设：隙，而且随着外力或其它外部条件的变化，这些空隙的大小会发生变化。但从宏观方面研究，只要这些空隙的大小比物体的尺寸小得多，就可不考虑空隙的存在，而认为物体是连续的。都有一定程度的非均匀性。例如金属材料由晶粒组成，各晶粒的性质不尽相同，晶粒与晶粒交界处的性质与晶粒本身的性质也不同；又如混凝土材料由水泥、砂和碎石组成，它们的性质也各不可以将物体的性质看作各组成部分性质的统计平均量，而认为物体的性质是均匀的。粒的性质有方向性，但由于晶粒交错排列，从统计观点看，金属材料的力学性质可认为是各个方向相同的。例如铸钢、铸铁、铸铜等均可认为是各向同性材料。同样，像玻璃、塑料、混凝土等非金属材料也可认为是各向同性材料。但是，有些材料在不同方向具有不同的力学性质，如经过辗压的钢材、纤维整齐的木材以及冷扭的钢丝等，这些材料是各向异性材料。在材料力学中主要研究各向同性的材料。注意：可变形固体的基本假设有三个，其中并不包括小变形假设。杆件变形的基本形式。根据几何形状的不同，构件可分为杆、板和壳、块体三类。材料力学主要研究杆（或称杆件本变形的组合。杆的基本变形可分为：或缩短。这种变形称为轴向拉伸或压缩，如图(a)、(b)所示。相互发生转动。这种变形称为扭转，如图(c)所示。弯曲。这种变形称为弯曲，如图(d)所示。的两部分沿外力作用方向发生相对错动，剪切变形一般不要求计算。杆在外力作用下，若同时发生两种或两种以上的基本变形，则称为组合变形。如何理解圣维南原理在材料力学中的应用？1855年提出的。其内容是：分（或体积说说低碳钢拉伸试验的四个阶段。E。弹性阶段还分为比例极限和弹性极限。比例极限范围内都符合胡克定律。屈服阶段AS’：试样的伸长量急剧地增加，而万能试验机上的荷载读数却在很小范围内（SS’）45°线。强化阶段S’B不断强化，故试样中抗力不断增长。颈缩阶段和断裂BK样某一段内横截面面积显著地收缩，出现“颈缩”的现象，一直到试样被拉断。平面汇交力系平衡的充分必要条件是：该力系的合力等于零。解析：在平衡情况下，力多边形中最后一力的终点与第一力的起点重合，此时的力多边形称为封闭的力多边形。于是，平面会交力系平衡的必要和充分条件是：该力系的力多边形自行封闭，这是平衡的几何条件。构件疲劳破坏分为那几个阶段？3450.05次加载下突然断裂。请列举提高梁弯曲强度的主要途径，并简单说明原因。解析：(1)选择合理的截面形式：在截面积相同的情况下，选择的截面形式合理可以提高弯曲截面系数W。选用变截面梁：构件上的内力是随着位置的变化而变化的，在内力大的位置选用较大的合理布置梁的支座：这样在同样的荷载作用下可以减梁的最大弯矩值。合理布置荷载：将荷载尽量的分散，可降低梁的最大弯矩值。请列举提高梁刚度的措施。解析:(1EIEI力，提高弯曲刚度。（2）n的跨长能显著减小位移值。或将静定结构增加支座使其变为超静定结构。对构件在荷载作用下正常工作的要求：解析：具有足够的强度；具有足够的刚度；具有足够的稳定性要求。在满足上述强度、刚度和稳定性要求的同时，还须尽可能合理选用材料和降低材料消耗量，以节约投资，即解决安全与经济的矛盾。构件的强度、刚度、稳定性问题与所用材料的力学性能有关。这些力学性能均需通过实验来测定。因此实验研究和理论分析同样重要。斜弯曲的变形特点。情况下，梁变形后的轴线将不再位于外力作用平面内，这种弯曲变形称为斜弯曲。二、命题作业部分：1.在工程建设中，低碳钢是典型的塑性材料，铸铁是典型的脆性材料，作为两种最常见的材料力学的研究对象。从这两个不同类别材料的实验现象中可以看出塑性材料和脆性材料的受力现象，了解其中的力学性能。材料在外力的作用下有两种不同的破坏形式：一是在不发生显著塑性变形时的突然断裂，称之为脆性破坏；二是因发生塑性屈服或者显著塑性变形而不能继续承载的破坏，称之为塑性破坏。其中铸铁是脆性材料的典型代表。而低碳钢是塑性材料的典型代表。2.2.详细说明四种强度理论的破坏标志、基本假设内容、建立的强度条件公式以及适用的范围。1、最大拉应力理论：这一理论认为引起材料脆性断裂破坏的因素是最大拉应力，无论什么应σ1σb，材料就要发生脆σb=[σ]第一强度理论建立的强度条件为：σ1≤[σ]。2、最大伸长线应变理论：这一理论认为最大伸长线应变是引起断裂的主要因素，无论什么应ε1εu，材料就要发生脆性断裂破坏。σ1-u(σ2+σ3)=σb。按第二强度理论建立的强度条件为：σ1-u(σ2+σ3)≤[σ]。3、最大切应力理论：这一理论认为最大切应力是引起屈服的主要因素，无论什么应力状态，τmaxτ0，材料就要发生屈服破坏。τmax=τ0。依轴向拉伸斜截面上的应力公式可知τ0=σs/2（σs——横截面上的正应力）τmax=τ1s=（σ1-σ3）/2。所以破坏条件改写为σ1-σ3=σs。按第三强度理论的强度条件为：σ1-σ3≤[σ]。4、形状改变比能理论：这一理论认为形状改变比能是引起材料屈服破坏的主要因素，无论什sqrt(σ1^2+σ2^2+σ3^2-σ1σ2-σ2σ3-σ3σ1)<[σ]第一强度理