《材料力学复习》课件

《材料力学复习》ppt课件目录contents材料力学概述材料力学基础知识材料力学基本理论材料力学中的能量方法材料力学中的有限元方法材料力学中的实验技术01材料力学概述材料力学是一门研究材料在各种力和力矩作用下的行为的学科。材料力学主要关注材料在不同受力条件下的行为，包括变形、断裂、屈服等，以及这些行为对材料性能的影响。材料力学的定义详细描述总结词总结词材料力学在工程设计和产品开发中具有至关重要的作用。详细描述在工程领域，几乎所有的结构设计和产品开发都需要考虑材料的力学性能。材料力学为工程师提供了理解和预测材料行为的基础，从而确保结构的稳定性和安全性。材料力学的重要性材料力学的发展历程可以追溯到古代，但真正的快速发展是在工业革命之后。总结词古代的建筑师和工程师在实践中积累了大量关于材料性能的经验。然而，真正的理论发展是在工业革命之后，随着各种新型材料的出现和应用，人们开始系统地研究材料的力学性能，从而推动了材料力学的发展。详细描述材料力学的发展历程02材料力学基础知识强度材料抵抗破坏的能力。弹性材料在受外力作用后可恢复其原始状态的性质。塑性材料在达到屈服点后发生不可逆变形的性质。韧性材料吸收能量的能力，通常用于描述材料的抗冲击性能。硬度材料抵抗外部压力的能力。材料的力学性能应力集中由于材料形状、尺寸或结构突变引起的局部应力显著增大的现象。屈服点材料开始进入塑性变形的应力值。弹性极限材料在弹性范围内能承受的最大应力。应力单位面积上的内力，用于描述材料所受的力。应变材料在受力作用下的变形程度。应力与应变描述应力和应变之间的关系，即σ=Eε。胡克定律表示材料抵抗弹性变形的能力。弹性模量E描述横向应变与轴向应变之间的关系。泊松比ν材料在卸载后不能立即恢复其原始状态的现象。弹性后效弹性力学基本方程描述材料开始进入塑性变形的条件。屈服准则描述塑性应变增量与应力状态之间的关系。流动法则描述塑性变形过程中材料应力应变行为的变化。强化准则塑性力学基本概念03材料力学基本理论总结词理解轴向拉压应力与应变的基本概念、计算方法和应用。公式σ=FAsigma=frac{F}{A}σ=A​F​符号σsigmaσ表示轴向拉压应力，Fu003cFu003e表示外力，Au003cAAu003e表示杆件的横截面积。详细描述轴向拉压是指沿着杆件轴线方向的拉伸或压缩，产生轴向拉压应力，导致杆件伸长或缩短，产生应变。应力和应变的大小与外力成正比，与杆件的横截面积成反比。轴向拉压应力与应变总结词：理解剪切与扭转载荷的基本概念、计算方法和应用。详细描述：剪切是指垂直于杆件轴线的横向作用力，导致杆件在剪切面上产生相对位移。扭转载荷是指垂直于杆件轴线的力矩，导致杆件产生扭矩和剪切应力。剪切和扭转载荷的计算需要考虑剪切和扭矩的公式。公式：τ=FπD\tau=\frac{F}{\piD}τ=πD​F​符号：τ\tauτ表示剪切应力，F\u003cF\u003e表示剪切力，D\u003cDD\u003e表示杆件的直径。剪切与扭转载荷总结词理解弯曲应力与应变的基本概念、计算方法和应用。详细描述弯曲是指杆件受到垂直于其轴线的作用力，导致杆件在弯曲方向上产生弯曲变形。弯曲应力的大小与弯矩成正比，与杆件的横截面积成反比。弯曲应变的大小与弯矩和杆件长度成正比。公式σ=Mπd4Lsigma=frac{M}{pid^4L}σ=πd4L​M​符号σsigmaσ表示弯曲应力，Mu003cMMu003e表示弯矩，du003cddu003e表示杆件的直径，Lu003cLLu003e表示杆件的长度。01020304弯曲应力与应变理解组合载荷的基本概念、计算方法和应用。总结词组合载荷是指杆件同时受到多种载荷的作用，如轴向拉压、剪切、扭转和弯曲等。组合载荷的计算需要考虑各种载荷的单独作用和叠加效应，以确定杆件的总应力和应变。详细描述σ=σx+σy+σzsigma=sigma_x+sigma_y+sigma_zσ=σx​+σy​+σz​公式σsigmaσ表示总应力，σxsigma_xσx​、σysigma_yσy​和σzsigma_zσz​分别表示x、y和z方向的单独应力。符号组合载荷04材料力学中的能量方法虚功原理与虚位移原理虚功原理当一个系统处于平衡状态时，对于任何虚位移，外力所做的虚功总等于内力所做的虚功，即系统势能的减少等于系统内力和外力对系统所做的虚功之和。虚位移原理在平衡状态下，一个系统的总势能（包括内势能和外势能）达到极小值。VS能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，在转化或转移的过程中其总量不变。热力学第一定律能量守恒定律在热力学中的特殊形式，它指出在一个与外界隔绝的系统（孤立系统）内，能量从一种形式（内能）转变为另一种形式（对外界做功或从外界吸收热量），其总和保持不变。能量守恒原理能量守恒原理与热力学第一定律一个物理系统的总作用量（即拉格朗日函数的时间积分）在给定边界条件下取极值。哈密顿原理物理系统的真实运动是使某个标量（通常是最小作用量）达到极小的运动。最小作用量原理哈密顿原理与最小作用量原理05材料力学中的有限元方法有限元方法的基本概念有限元方法是一种数值分析方法，通过将连续的物理问题离散化为有限个单元，利用数学近似方法对真实物理现象进行模拟和分析。这些单元称为有限元，通过节点相互连接，形成一个离散化的模型。有限元方法的核心思想是将复杂的物理系统简化为易于处理和计算的数学模型。根据实际问题，将连续的物理系统划分为有限个相互连接的单元，每个单元具有一定的物理属性和数学表达形式。建立离散化的模型根据物理定律和边界条件，建立关于每个单元节点的代数方程组。建立方程组利用数值计算方法，求解建立的代数方程组，得到每个节点的数值解。求解方程组对求解结果进行分析和解释，评估模型的准确性和可靠性。结果分析有限元方法的求解过程机械部件设计在机械部件设计中，利用有限元方法进行强度、刚度和振动分析，优化设计。建筑结构抗震通过有限元方法模拟地震对建筑结构的作用，评估结构的抗震性能和安全性。桥梁结构分析利用有限元方法对桥梁结构进行建模和分析，评估其承载能力和稳定性。有限元方法的应用实例06材料力学中的实验技术材料力学实验的基本设备用于对材料施加拉伸、压缩、弯曲等外力，测量材料的应力、应变等参数。用于测量材料的硬度，如洛氏硬度计、布氏硬度计等。用于观察材料的微观结构，如金相显微镜、电子显微镜等。用于测量材料的热膨胀系数、热导率等参数。实验机硬度计显微镜热分析仪静态实验通过施加恒定的外力或位移，测量材料的应力、应变等参数，以评估材料的强度、刚度等性能。动态实验通过施加周期性的外力或位移，测量材料的动态响应，以评估材料的阻尼、振动等性能。疲劳实验通过施加交变的应力或位移，测量材料在长时间作用下的性能退化，以评估材料的疲劳寿命。材料力学实验的基本方法