交大材料力学课件

交大材料力学课件目录contents课程概述与目标材料力学基础知识杆件受力分析与强度计算组合变形与复杂应力状态分析压杆稳定性分析与校核方法疲劳强度概念及影响因素分析材料力学实验方法及数据处理技巧课程总结与展望课程概述与目标01

材料力学基本概念材料力学的定义研究材料在各种外力作用下产生的应变、应力、强度、刚度和稳定性等力学行为的学科。材料力学的研究对象包括金属、非金属、复合材料等在内的各种工程材料。材料力学的基本假设连续性假设、均匀性假设、各向同性假设等。掌握材料力学的基本原理和方法，能够分析和解决工程实际问题。理解材料力学的基本概念、基本理论和基本方法；掌握材料的力学性能和试验方法；能够运用所学知识进行简单的工程设计和分析。课程目标与要求课程要求课程目标《材料力学》（第X版），XXX主编，高等教育出版社。教材《材料力学教程》、《材料力学解题指导》、《材料力学实验》等。参考书目教材及参考书目学习方法注重理论与实践相结合，多做习题和实验，加深对知识点的理解和掌握。学习建议认真听讲，做好笔记；及时复习巩固所学知识；积极参与课堂讨论和实验活动；多阅读相关文献和资料，拓宽知识面。学习方法与建议材料力学基础知识02物体内部单位面积上所承受的力，表示物体受力后的内部反应。应力定义应变定义应力与应变关系物体在受到外力作用时产生的形状和尺寸变化，表示物体变形的程度。在一定的变形范围内，应力与应变成正比，遵循胡克定律。030201应力与应变概念研究物体在弹性范围内的力学行为，即物体受力后能够恢复原状的性质。弹性力学研究对象连续性假设、均匀性假设、各向同性假设、小变形假设等。弹性力学基本假设包括平衡方程、几何方程、物理方程等，用于描述弹性体的力学行为。弹性力学基本方程弹性力学基础研究物体在塑性范围内的力学行为，即物体受力后不能恢复原状而产生永久变形的性质。塑性力学研究对象除了弹性力学的假设外，还需考虑材料的塑性性质，如屈服准则、流动法则等。塑性力学基本假设包括屈服准则、本构方程、塑性势理论等，用于描述塑性体的力学行为。塑性力学基本方程塑性力学基础断裂力学基本假设假设材料是均匀连续的，裂纹尖端存在应力集中现象。断裂力学研究对象研究物体在裂纹存在下的力学行为，即裂纹的扩展规律和物体的断裂准则。断裂力学基本方程包括线弹性断裂力学方程、弹塑性断裂力学方程等，用于描述裂纹的扩展和物体的断裂行为。此外，还涉及断裂韧度、应力强度因子等概念。断裂力学基础杆件受力分析与强度计算03拉伸是指杆件受到轴向拉力作用，压缩是指杆件受到轴向压力作用。拉伸与压缩的概念通过截面法可以求出杆件在拉伸或压缩时的内力，即轴力。截面法求内力在拉伸或压缩过程中，杆件的应力和应变之间存在一定的关系，可以通过胡克定律来描述。应力与应变的关系为保证杆件在拉伸或压缩时不发生破坏，必须满足一定的强度条件，即杆件内的最大工作应力不超过材料的许用应力。强度条件拉伸与压缩强度计算剪切与挤压的概念01剪切是指杆件受到垂直于轴线的外力作用，挤压是指杆件在局部范围内受到压力作用。剪切与挤压的实力计算02通过受力分析可以计算出杆件在剪切或挤压时的实力，进而求出剪切面或挤压面上的应力。强度条件03为保证杆件在剪切或挤压时不发生破坏，必须满足一定的强度条件，即剪切面或挤压面上的最大工作应力不超过材料的许用剪切应力或许用挤压应力。剪切与挤压强度计算123弯曲正应力是指杆件在弯曲时产生的正应力。弯曲正应力的概念通过截面法可以求出杆件在弯曲时的内力，即弯矩，进而根据弯矩和杆件的截面几何性质计算出弯曲正应力。弯曲正应力的计算为保证杆件在弯曲时不发生破坏，必须满足一定的强度条件，即杆件内的最大弯曲正应力不超过材料的许用弯曲正应力。强度条件弯曲正应力及强度条件弯曲切应力的概念弯曲切应力是指杆件在弯曲时产生的切应力。弯曲切应力的计算弯曲切应力的计算比较复杂，一般需要根据杆件的受力情况和截面几何性质进行具体分析。强度条件为保证杆件在弯曲时不发生破坏，必须满足一定的强度条件，即杆件内的最大弯曲切应力不超过材料的许用弯曲切应力。同时，还需要考虑杆件的稳定性和疲劳强度等因素。弯曲切应力及强度条件组合变形与复杂应力状态分析04010204拉伸（压缩）与弯曲组合变形拉伸（压缩）与弯曲的基本变形特点组合变形的产生原因及分类拉伸（压缩）与弯曲组合变形的应力与应变分析典型例题解析与计算方法03扭转与弯曲的基本变形特点扭转与弯曲组合变形的产生条件组合变形的应力与应变分布规律扭转与弯曲组合变形的强度与刚度计算01020304扭转与弯曲组合变形复杂应力状态的概念及分类空间应力状态分析的简介平面应力状态分析的基本方法复杂应力状态下的应变能密度与畸变能密度复杂应力状态分析简介强度理论及其应用材料的破坏形式与强度理论强度理论在组合变形中的应用举例四种常用强度理论的适用范围及特点强度理论与实验结果的对比分析压杆稳定性分析与校核方法05压杆稳定性指压杆在受到压力作用时保持原有平衡状态的能力。失稳形式包括弹性失稳和塑性失稳，弹性失稳是压杆在临界力作用下发生的屈曲变形，塑性失稳则是压杆在压力作用下产生塑性变形而丧失承载能力。压杆稳定性概念及失稳形式Pcr=π^2*E*I/(L^2)，其中Pcr为临界力，E为弹性模量，I为截面惯性矩，L为压杆长度。该公式适用于细长压杆临界力的计算。欧拉公式σcr=Pcr/A，其中A为压杆截面积。临界应力是判断压杆是否失稳的重要参数。临界应力细长压杆临界力计算公式欧拉公式适用范围及修正方法适用范围欧拉公式适用于细长压杆，即长细比（L/r）较大的压杆。对于短粗压杆，由于端部约束和剪切变形的影响，欧拉公式需要进行修正。修正方法引入稳定系数φ，对欧拉公式进行修正，得到修正后的临界力计算公式：Pcr'=φ*Pcr。稳定系数φ与压杆的长细比、材料性质等因素有关。安全系数法通过比较压杆的工作应力与临界应力的大小，判断压杆是否失稳。一般要求工作应力小于临界应力的某一比例（即安全系数），以保证压杆的稳定性。折减系数法在压杆的设计过程中，引入折减系数对材料的许用应力进行折减，以考虑压杆稳定性的影响。折减系数与压杆的长细比、材料性质等因素有关。有限元法利用有限元分析软件对压杆进行稳定性分析，可以得到更为准确的结果。有限元法可以考虑各种复杂因素对压杆稳定性的影响，如材料非线性、几何非线性等。压杆稳定性校核方法疲劳强度概念及影响因素分析06在交变应力作用下，材料或构件经过一定循环次数后发生的断裂或损伤。疲劳破坏现象具有突发性、局部性、对缺陷敏感等。疲劳破坏特点疲劳破坏现象及特点疲劳极限材料在无限多次交变应力作用下而不破坏的最大应力值。应力-寿命曲线描述材料在不同应力水平下疲劳寿命的曲线，是疲劳设计的重要依据。疲劳极限与应力-寿命曲线应力集中尺寸效应表面状态加载频率和波形影响疲劳强度因素分析01020304构件截面尺寸突变处易产生应力集中，降低疲劳强度。材料尺寸越大，疲劳强度越低。表面粗糙度、腐蚀和划痕等缺陷会降低疲劳强度。加载频率和波形对疲劳强度有一定影响。降低应力集中表面强化处理合理选材改善工作环境提高疲劳强度措施优化构件设计，减少截面尺寸突变。选择具有高疲劳强度的材料。采用喷丸、滚压等工艺提高表面强度和硬度。降低腐蚀、温度等环境因素的影响。材料力学实验方法及数据处理技巧07VS通过材料力学实验，使学生掌握材料的基本力学性能指标及其测试方法，加深对材料力学行为的理解，提高分析问题和解决问题的能力。实验要求学生应严格遵守实验室规章制度，认真听取教师讲解，独立完成实验操作和数据记录，保证实验结果的准确性和可靠性。实验目的材料力学实验目的和要求压缩实验通过压缩试验机对试样施加压缩力，测定材料的压缩变形、抗压强度等性能指标。冲击实验通过冲击试验机对试样施加冲击载荷，测定材料的冲击韧性和吸收能量等性能指标。弯曲实验通过弯曲试验机对试样施加弯曲力，测定材料的抗弯强度、弯曲模量等性能指标。拉伸实验通过拉伸试验机对试样施加拉伸力，测定材料的弹性模量、屈服强度、抗拉强度等力学性能指标。常见材料力学实验方法介绍实验数据处理技巧与误差分析学生应熟练掌握实验数据的处理方法，如平均值法、最小二乘法等，以减小实验误差，提高数据准确性。数据处理技巧学生应了解实验误差的来源和分类，学会对实验结果进行误差分析，判断实验结果的可靠性。误差分析实验报告应按照规定的格式撰写，包括实验目的、实验原理、实验步骤、实验结果与数据分析、结论与建议等部分。报告格式实验报告应内容完整、数据准确、分析合理、结论明确，文字通顺、图表清晰。同时，应注明实验中所使用的仪器设备和参考文献。内容要求学生应按时完成实验报告并提交给教师批阅。教师应及时给出评阅意见和成绩评定。报告提交实验报告撰写规范和要求课程总结与展望08课程重点内容回顾材料力学基本概念包括应力、应变、弹性模量、泊松比等，这些是材料力学的基础，对于理解材料的力学行为至关重要。材料的拉伸与压缩详细讲解了材料在拉伸和压缩过程中的力学行为，包括胡克定律、屈服点、抗拉强度等概念。材料的剪切与扭转介绍了材料在剪切和扭转作用下的力学响应，以及相关的计算公式和实验方法。材料的弯曲讲解了梁在弯曲时的内力分布、应力应变关系以及弯曲变形的计算方法。03对实验方法和技能的掌握情况通过实验课程的学习和实践，掌握了材料力学实验的基本方法和技能，能够独立完成相关实验。01对基本概念的理解程度通过课堂学习和课后复习，对应力、应变等基本概念有了深入的理解。02对材料力学行为的掌握情况通过分析和解决实际问题，对材料的拉伸、压缩、剪切、扭转和弯曲等力学行为有了全面的掌握。知识点掌握情况自我