[工学]材料力学课件

材料力学课件本课件将深入探讨材料力学的基础知识，帮助你掌握各种材料的力学性能，并了解如何运用这些知识解决实际工程问题课程简介目标内容教学方法帮助学生掌握材料力学的基本概念、原理涵盖应力应变、轴向拉伸和压缩、扭转、课堂讲授、习题练习、实验教学等多种方和方法，为后续专业课程的学习奠定基础弯曲、梁的弯曲、应力集中、稳定性、能式相结合，注重理论联系实际，培养学生，并为今后从事工程设计、制造和研究工量方法、断裂力学等内容的实践能力作提供必要的理论知识和技能力的概念定义性质12力是物体之间的相互作用力可力具有大小和方向是矢量力,,,以改变物体的运动状态或形状的作用是相互的..分类3根据力的作用方式和性质力可分为接触力和非接触力,.力的表示力是矢量，具有大小和方向力的大小可以用数值表示，力的方向可以用箭头表示力的表示方法主要有以下几种箭头表示法用带箭头的线段表示力，箭头指向力的方向，线段长度表示力•的大小坐标系表示法用坐标系表示力，力的方向用角度表示，力的大小用坐标值•表示解析式表示法用解析式表示力，力的方向用方向余弦表示，力的大小用数•值表示力的分解平行四边形法则三角形法则投影法将力分解为两个相互垂直的分力，利用平利用三角形法则，将力分解为两个分力，将力投影到坐标轴上，利用投影法得到力行四边形法则进行分解应用正弦和余弦定理进行计算在各个方向上的分力力的合成平行力系1所有力的作用线互相平行汇交力系2所有力的作用线相交于一点一般力系3既不平行也不汇交平衡条件静止平衡动态平衡物体保持静止状态，即合力为零物体以恒定速度运动，即合力为且合力矩为零零且合力矩为零材料的基本性质强度弹性材料抵抗破坏的能力，反映材料承受材料在外力作用下发生变形，当外力载荷的能力消失后能恢复原来形状的能力塑性硬度材料在外力作用下发生永久变形而不材料抵抗压入或划痕的能力发生断裂的能力应力和应变的定义应力应变材料内部抵抗外力作用的内力，通常用单位面积上的力来表示材料在外力作用下发生的形变，通常用形变量与原尺寸之比来表示正应力和切应力正应力切应力垂直于截面的内力，也称为法向应力平行于截面的内力，也称为剪应力应变与位移的关系应变定义1材料在外力作用下，其尺寸或形状发生变化，称为应变位移定义2材料在外力作用下，其位置发生变化，称为位移关系3应变是位移变化量的度量，通常用位移变化量与原尺寸的比值表示弹性模量和泊松比弹性模量泊松比材料抵抗形变的能力材料横向变形与轴向变形之比应力应变关系-材料的应力应变关系描述了材料在受力时其应力和应变之间的关-系它反映了材料的机械性能，如弹性、塑性、强度等应力应变关系通常通过实验测试获得，并可以用曲线表示曲线-上的点代表材料在不同载荷下的应力和应变状态轴向受力应力计算1计算拉伸或压缩应力变形分析2确定杆件的伸长或缩短强度校核3判断杆件是否能承受外力扭转扭矩扭矩是作用于物体上的力矩，它使物体绕其轴线旋转剪应力扭转时，物体内部产生剪应力，大小与扭矩成正比扭转角扭转角是物体在扭转作用下产生的角位移扭转强度扭转强度是指物体在扭转作用下所能承受的最大扭矩弯曲弯曲应力1弯曲时，材料内部产生正应力和切应力弯曲变形2弯曲变形表现为梁的弯曲和挠度弯曲强度3材料抵抗弯曲破坏的能力复合应力状态多元化应力复杂性分析典型应用材料同时承受正应力和切应力，这种状态复合应力状态的分析相对复杂，需要考虑常见的复合应力状态包括弯曲、扭转和剪称为复合应力状态应力的相互影响切，广泛存在于工程结构中应力集中几何形状的影响强度降低孔洞、缺口、尖角等几何形状会应力集中会降低材料的抗拉强度导致应力集中，使应力在这些区，甚至导致裂纹的产生，进而引域显著增大发材料的断裂设计考虑在设计时，应尽量避免应力集中，例如采用圆角过渡、优化结构等方法柱体的稳定性轴向压力临界压力柱体在轴向压力作用下可能会失临界压力是指使柱体发生失稳的去稳定性，发生弯曲变形最小压力值，可以通过公式计算影响因素柱体的长度、截面形状、材料特性等因素都会影响其稳定性能量方法功能原理势能方法应变能法-通过功和能的相互转化关系求解结构的变形利用势能的概念分析结构的稳定性和临界载根据应变能的概念分析结构的变形和应力分和内力荷布虚功原理基本概念虚功定义12在力学系统中，虚位移是系统虚功是指外力在虚位移上所做在受力状态下可能发生的微小的功位移，但并不一定实际发生原理内容3当一个力学系统处于平衡状态时，系统上所有外力在任何虚位移上所做的功之和为零极限分析强度极限屈服极限塑性极限材料在抵抗外力作用下发生破坏时的应力材料开始发生永久变形时的应力值材料在发生永久变形后仍然能够承受的应值力值塑性变形永久变形应力应变曲线-塑性变形指的是材料在受到外力塑性变形发生在材料的屈服点之作用后发生永久变形，即使外力后，应力应变曲线不再是线性的-移除后，变形也不会恢复，而是呈非线性冷加工热加工冷加工是在室温下进行的塑性变热加工是在高温下进行的塑性变形，可以提高材料的强度和硬度形，可以改善材料的塑性和韧性，但也可能导致材料变脆，并减小材料的内应力断裂力学基础裂纹扩展应力强度因子研究裂纹在应力作用下的扩展行为，用来描述裂纹尖端应力场的特征参数包括裂纹尖端应力场和裂纹扩展条件，用于评估裂纹扩展的风险断裂韧性材料抵抗裂纹扩展的能力，反映了材料的抗断裂性能疲劳与断裂疲劳断裂材料在反复荷载作用下，在低于材料材料在静态荷载作用下，当应力达到屈服极限的应力水平下发生的断裂现材料的断裂强度时发生的断裂现象象软件应用举例常用的材料力学分析软件可以帮助工程师进行结构设计和分析例如，、和等软件能够进行有限元分ANSYS ABAQUSSolidWorks析，模拟材料的力学行为，并预测结构的强度、刚度和稳定性实验测试方法拉伸试验1材料抗拉强度压缩试验2材料抗压强度弯曲试验3材料抗弯强度扭转试验4材料抗扭强度冲击试验5材料韧性案例分析桥梁建筑机械分析桥梁结构在承受交通荷载和风荷载下分析建筑结构在地震荷载和风荷载下的应分析机械零件在工作状态下的应力分布和的应力分布和变形情况考虑桥梁材料的力分布和变形情况考虑建筑材料的强度变形情况考虑材料的疲劳特性，评估零强度和刚度，评估桥梁的安全性和耐久性和刚度，评估建筑的安全性和耐久性件的寿命和可靠性课程小结重点内容回顾应用领域介绍从力的概念到材料力学基础，回了解材料力学在工程实践中的应顾课程的关键知识点用，如桥梁、建筑、机械设计等未来展望展望材料力学未来发展趋势，包括新材料、计算力学等领域考核方式课堂测验作业练习期末考试123课堂测验主要考察学生对知识点的掌作业练习旨在巩固课堂所学知识，并期末考试全面考察学生对本课程知识握程度培养学生解决实际问题的能力体系的理解和运用参考文献材料力学材料力学材料力学王竹溪材料力学北京高等教育出版社孙训方张建民材料力学北京机械工业出梁昌洪材料力学北京科学出版社..:,,..:..:,

2013.版社

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