《材料力学附录》课件

材料力学附录本课件旨在提供材料力学基础知识的补充内容，包含部分公式推导、案例分析以及应用拓展。课件概述内容丰富涵盖材料力学基础知识，以及相关理论和应用。图文并茂配以清晰的图片和图表，便于理解和记忆。结构清晰采用逻辑清晰的结构，方便学生学习和复习。课件大纲第一章:材料性能讨论材料的力学性质，包括强度、刚度、韧性、塑性等。第二章:单轴拉伸分析单轴拉伸下的应力-应变关系，介绍弹性变形、塑性变形和断裂分析。第三章:轴向压缩探讨轴向压缩下的力学行为，包括弹性变形、塑性变形和稳定性分析。第四章:剪切应力介绍剪切应力概念，分析剪切应力下的力学行为和应用场景。第五章:扭转载荷分析扭转载荷下的应力-应变关系，探讨扭转载荷的应用。第一章材料性能本章将介绍材料的基本性能，为后续章节的分析奠定基础。1.1材料的力学性能强度材料抵抗断裂或屈服的能力，即材料在断裂或屈服之前所能承受的最大应力。刚度材料抵抗变形的能力，即材料在受到外力作用时发生变形程度的大小。韧性材料吸收能量的能力，即材料在断裂之前所能吸收的能量大小。塑性材料发生永久变形的能力，即材料在受到外力作用后，即使外力去除，仍然保持部分变形的能力。1.2应力-应变关系描述材料在受力时变形程度与所受应力的关系用数学公式表达应力与应变之间的关系通过实验测定材料的应力-应变曲线1.3材料的分类金属材料例如钢铁，铝，铜等。非金属材料例如木材，塑料，陶瓷等。复合材料例如玻璃纤维增强塑料，碳纤维增强塑料等。第二章单轴拉伸拉伸试验单轴拉伸试验是材料力学中最基本、最重要的实验之一。通过拉伸试验可以获得材料的各种力学性能指标。应用广泛单轴拉伸试验的结果广泛应用于工程设计和材料选择。例如，在设计桥梁、建筑物等结构时，需要根据材料的拉伸强度来确定结构的承载能力。2.1单轴拉伸的基本概念拉伸试验单轴拉伸试验是材料力学中最基本的一种试验，用于测试材料在单轴拉伸载荷下的力学性能。应力-应变关系通过拉伸试验，可以得到材料的应力-应变关系曲线，该曲线反映了材料在拉伸载荷下的力学行为。2.2应力与应变的关系应力材料内部抵抗外力的能力。应变材料在外力作用下发生的形变程度。2.3弹性变形应力与应变的关系弹性变形是指材料在卸载后能够恢复原状的变形，其应力与应变之间呈线性关系。弹性模量弹性模量反映了材料抵抗弹性变形的程度，其数值越高，材料越硬，抵抗变形的能力越强。弹性极限弹性极限是指材料发生永久变形时的应力值，超过弹性极限，材料将不再完全恢复原状。2.4塑性变形永久变形塑性变形是指材料在载荷去除后，仍然保留一定的永久变形。这是因为材料内部的晶体结构发生了永久性变化。应力-应变曲线在塑性变形阶段，应力-应变曲线呈非线性关系，并且应力不再与应变成正比。影响因素塑性变形的大小受到材料的性质、温度、载荷速度等因素的影响。2.5断裂分析材料的断裂是指材料在拉伸、压缩或弯曲等载荷作用下，由于内部应力集中而发生断裂。断裂分析主要研究材料的断裂强度、断裂韧性、断裂机理等。通过断裂分析，可以预测材料的断裂寿命、设计安全可靠的结构，并提高材料的抗断裂性能。第三章轴向压缩轴向压缩的基本概念当外力作用在物体上，使其沿其轴线方向产生缩短的现象，称为轴向压缩。应力与应变的关系轴向压缩应力是指压缩力与截面积之比，应变是指物体长度的相对变化。3.1轴向压缩的基本概念概念轴向压缩是指作用在物体轴线方向上的压力。它会导致物体沿轴线方向缩短，并产生应力。应力压缩应力是指作用在物体横截面积上的内力，单位为帕斯卡（Pa）。应变压缩应变是指物体长度的变化量与原始长度之比，是一个无量纲的量。3.2应力与应变的关系应力物体在受外力作用时，其内部各部分之间产生相互作用的内力。应力是物体内部单位面积上的内力，它表示物体抵抗外力的能力。应变物体在受外力作用时，其形状和尺寸发生的变化，称为变形。应变是物体变形程度的量度，它表示物体变形的大小。3.3弹性变形在外部载荷作用下，材料发生变形，但当载荷移除后，材料能恢复到原来的形状。弹性变形是指材料在载荷作用下发生形变，但当载荷去除后能恢复到原状的变形。弹性变形与应力之间呈线性关系，遵循胡克定律，可用应力-应变曲线描述。3.4塑性变形永久变形在应力超过屈服强度后，材料会发生永久变形，即使应力解除，变形也不会消失。塑性指标塑性变形程度由伸长率和断面收缩率等指标衡量。实际应用塑性变形是许多工程应用的基础，例如金属冲压、拉伸和弯曲。3.5稳定性分析1临界载荷当载荷超过临界值时，结构可能会发生失稳，导致结构变形或倒塌。2屈曲在压缩载荷下，细长构件可能发生横向弯曲，即屈曲，影响其承载能力。3稳定性计算通过计算临界载荷和屈曲系数，评估结构的稳定性，确保结构在设计载荷下保持稳定。第四章剪切应力基本概念剪切应力是指作用在物体表面上与表面平行的力所产生的应力。它通常出现在连接部件和结构中，例如螺栓、铆钉或焊接处。应用场景剪切应力分析在桥梁、建筑物、机械设备等结构的设计和评估中至关重要，它可以帮助工程师确保结构的强度和稳定性。4.1剪切应力的基本概念剪切应力定义剪切应力是指作用在物体表面上的力，该力与物体表面平行。剪切应力的单位剪切应力的单位通常为帕斯卡（Pa）或牛顿每平方米（N/m²）。剪切应力计算剪切应力可以使用公式τ=F/A计算，其中F是作用力，A是物体表面积。4.2应力与应变的关系剪切应力与剪切应变之间存在比例关系。在弹性范围内，剪切应力与剪切应变成正比。比例系数称为剪切模量，表示材料抵抗剪切变形的能力。剪切应力的应用1结构设计剪切应力在结构设计中至关重要，确保结构能够承受剪切载荷。2材料加工剪切应力在材料加工中用于塑性变形，例如冲压和弯曲。3机械传动剪切应力在机械传动中用于传递扭矩和动力。第五章扭转载荷扭转载荷是指物体受到扭转力矩的作用，使其发生扭转变形。扭矩扭矩是力矩的一种形式，它会导致物体绕轴线旋转。剪切应力扭转载荷会导致物体内部产生剪切应力，从而引起变形。5.1扭转载荷的基本概念扭矩扭矩是绕着物体轴线旋转的力矩，会产生扭转应力。扭转应力扭转应力是物体截面上垂直于半径方向的应力。扭转角扭转角是物体截面在扭转载荷作用下发生旋转的角度。5.2应力与应变的关系扭转应力扭转应力是指作用在横截面上的剪切应力，它与扭矩和截面形状有关。扭转应变扭转应