材料力学教学

材料力学教学20XXWORK汇报人：文小库2024-04-10目录SCIENCEANDTECHNOLOGY引言材料力学的基本概念杆件的拉伸与压缩材料的剪切与挤压材料的扭转材料的弯曲材料力学的实验方法引言01材料力学是研究材料在各种外力作用下产生的应变、应力、强度、刚度和稳定性等方面问题的学科。定义材料力学是工程设计和制造中的重要基础，对于保证工程结构的安全、经济和寿命具有关键作用。重要性材料力学的定义与重要性主要研究固体材料，特别是金属材料的力学性能和行为。通过分析材料的力学性能和行为，为工程设计和制造提供理论基础和计算方法，以优化设计方案、提高产品质量和降低成本。材料力学的研究对象与任务任务研究对象发展历史材料力学起源于17世纪的欧洲，随着工业ge命和科学技术的发展而逐渐成熟。现状目前，材料力学已经成为一门高度发展、广泛应用和深入研究的学科，涉及航空航天、汽车、机械、建筑、电子等多个领域。同时，随着新材料、新技术和新工艺的不断涌现，材料力学面临着新的挑zhan和机遇。材料力学的发展历史与现状材料力学的基本概念02应力与应变的概念应力（Stress）单位面积上所承受的附加内力，表示物体内部各部分之间相互作用的内力强度。应变（Strain）物体在外力作用下产生的相对变形，表示物体形状和尺寸的变化程度。应力与应变的关系在一定的变形条件下，应力与应变成正比关系，这是材料力学研究的基础。材料在外力作用下发生变形，当外力撤去后能够完全恢复原来形状和尺寸的性质。弹性材料在外力作用下发生变形，当外力撤去后不能完全恢复原来形状和尺寸，而保留一部分永久变形的性质。塑性材料在外力作用下无明显塑性变形而突然破坏的性质。脆性材料在断裂前吸收能量和进行塑性变形的能力。韧性材料的力学性质03稳定性（Stability）结构或构件在受到微小扰动后能够恢复原有平衡状态的能力，与结构的几何形状、材料性质和所受外力有关。01强度（Strength）材料抵抗破坏的能力，通常用单位面积上所能承受的最大应力来表示。02刚度（Stiffness）材料抵抗变形的能力，即在外力作用下材料保持原有形状和尺寸的能力。强度、刚度和稳定性的概念杆件的拉伸与压缩03对杆件施加轴向拉力，使其产生轴向伸长变形的力学过程。拉伸压缩变形对杆件施加轴向压力，使其产生轴向缩短变形的力学过程。杆件在拉伸或压缩过程中形状和尺寸的改变。030201拉伸与压缩的基本概念拉伸与压缩时的应力与应变杆件在拉伸或压缩时所受的内力与其横截面积之比，表示单位面积上的内力大小。杆件在拉伸或压缩时变形量与原始尺寸之比，表示杆件的相对变形程度。外力去除后能够完全恢复的变形。外力去除后不能恢复的变形。应力应变弹性变形塑性变形弹性模量屈服强度强度极限延伸率材料在拉伸与压缩时的力学性质01020304表示材料在弹性变形阶段应力与应变之间的比例关系。表示材料开始发生塑性变形时的应力值。表示材料在拉伸或压缩过程中所能承受的最大应力值。表示材料在拉伸过程中断裂前的伸长程度。通过截取杆件的任意截面，分析截面上的内力和应力分布，进而计算杆件的强度。截面法根据材料的力学性质和受力情况，确定杆件在拉伸或压缩时的许用应力，以保证其安全使用。强度条件对于细长杆件，在受到轴向压力时可能会发生失稳现象，需要进行稳定性分析以确定其临界载荷和失稳形式。稳定性分析拉伸与压缩的强度计算材料的剪切与挤压04剪切是一种金属加工方法，通过刀片对金属施加压力，使其断裂分离。剪切过程包括刀片压入金属和金属滑移两个阶段。剪切挤压是一种用于金属成形的压力加工方法。通过将坯料放置在模具中，并施加压力使其产生塑性流动，从而获得所需形状的制件。挤压剪切与挤压的基本概念剪切时的应力与应变剪切时，金属受到来自刀片的压力作用，产生剪切应力和剪切应变。剪切应力与金属的抗剪强度有关，而剪切应变则反映了金属的变形程度。挤压时的应力与应变挤压时，坯料受到来自冲头或凸模的压力作用，产生三向压应力和相应的应变。挤压应力和应变的大小与坯料的塑性、模具形状以及挤压速度等因素有关。剪切与挤压时的应力与应变材料在剪切与挤压时的力学性质材料的抗剪强度材料的抗剪强度是指材料在剪切过程中抵抗断裂的能力。不同材料的抗剪强度不同，这与材料的成分、zu织结构和加工状态等因素有关。材料的塑性材料的塑性是指材料在受到外力作用时发生不可逆变形的能力。在挤压过程中，材料的塑性对于制件的成形质量具有重要影响。剪切强度计算剪切强度可以通过剪切试验或理论计算得到。剪切试验可以直接测量材料在剪切过程中的最大应力和应变；而理论计算则需要考虑材料的力学性质、剪切面积以及剪切速度等因素。挤压强度计算挤压强度可以通过挤压试验或数值模拟得到。挤压试验可以测量坯料在挤压过程中的应力-应变曲线，从而得到材料的挤压强度；数值模拟则可以模拟挤压过程，预测制件的成形质量和力学性能。剪切与挤压的强度计算材料的扭转05扭转力矩引起杆件扭转的力偶矩称为扭转力矩。扭转定义扭转是指杆件受到大小相等、方向相反且作用平面垂直于杆件轴线的力偶作用，使杆件的横截面绕轴线产生相对转动的变形形式。扭转角杆件横截面绕轴线转过的角度称为扭转角。扭转的基本概念在扭转时，与杆件轴线成45°角的斜截面上将产生最大切应力。切应力与切应力相对应的应变称为切应变，表示杆件在扭转时的变形程度。切应变在弹性范围内，切应力与切应变成正比关系，符合胡克定律。应力与应变关系扭转时的应力与应变弹性模量与剪切模量材料在扭转时表现出的力学性质与弹性模量和剪切模量有关。泊松比材料在扭转时，横向收缩与纵向伸长之比称为泊松比。材料的失效形式在扭转过程中，材料可能因超过其承受极限而发生失效，如断裂、塑性变形等。材料在扭转时的力学性质为保证杆件在扭转时不发生失效，需满足强度条件，即最大切应力不超过材料的许用切应力。强度条件截面系数是与杆件截面形状和尺寸有关的参数，用于计算切应力。截面系数根据已知条件和强度条件对杆件进行强度校核，以判断其是否满足使用要求。强度校核扭转的强度计算材料的弯曲06弯曲类型根据外力作用方式和材料性质的不同，弯曲可分为弹性弯曲和塑性弯曲。弯曲原理材料弯曲的实质是材料内部应力分布的改变，导致材料发生形变。弯曲定义弯曲是指材料在受到外力作用时，其形状发生改变，形成一定曲率或角度的过程。弯曲的基本概念弯曲时的应力与应变应力分布在弯曲过程中，材料内部不同位置的应力大小和方向不同，形成特定的应力分布。应变状态随着应力的改变，材料发生形变，不同位置的应变状态也不同。应力与应变关系在弹性范围内，应力与应变成正比关系，符合胡克定律。123材料在弯曲时的刚度，反映了材料抵抗弹性形变的能力。弹性模量材料在弯曲过程中开始发生塑性形变的应力值。屈服强度材料在弯曲过程中所能承受的最大应力值。抗弯强度材料在弯曲时的力学性质根据材料力学原理，可以推导出弯曲正应力的计算公式，用于计算材料在弯曲时的应力值。弯曲正应力计算公式针对弯曲过程中产生的切应力，也有相应的计算公式。弯曲切应力计算公式通过比较计算得到的应力值与材料的许用应力值，可以判断材料在弯曲时是否会发生破坏。强度校核方法弯曲的强度计算材料力学的实验方法07实验目的实验设备实验步骤实验结果分析拉伸实验测定材料在拉伸载荷下的力学性能，如弹性模量、屈服强度、抗拉强度等。将试样装夹在试验机上，施加拉伸载荷，记录载荷和位移数据，直至试样断裂。拉伸试验机、引伸计、夹具等。根据实验数据绘制应力-应变曲线，计算材料的力学性能指标。测定材料在压缩载荷下的力学性能，如压缩强度、弹性模量等。实验目的实验设备实验步骤实验结果分析压缩试验机、压头、夹具等。将试样放置在压头之间，施加压缩载荷，记录载荷和位移数据，观察试样的变形和破坏情况。根据实验数据绘制应力-应变曲线，计算材料的压缩性能指标。压缩实验实验目的实验设备实验步骤实验结果分析剪切实验剪切试验机、剪切夹具等。将试样装夹在剪切夹具中，施加剪切载荷，记录载荷和位移数据，观察试样的剪切破坏情况。根据实验数据计算材料的剪切性能指标，评估材料的抗剪切能力。测定材料在剪切载荷下的力学性能，如剪切强度、剪切模量等。测定材料在扭转载荷下的力学性能，如扭转强度、扭转模量等。实验目的将试样装夹在扭转夹具中，施加扭转载荷，记录扭矩和转角数据，观察试样的扭转破坏情况。实验步骤扭转试验机、扭转夹具等。实验设备根据实验数据计算材料的扭转性能指标，评估材料的抗扭转能力。实验