《材料力学练习题》课件

《材料力学练习题》课件欢迎使用本课件！课程简介课程目标课程内容培养学生掌握材料力学的基本涵盖材料力学的基本概念、应理论和方法力应变分析、强度理论、疲劳和断裂、结构分析等内容学习方法理论讲解、习题练习、实验验证相结合，帮助学生理解和应用材料力学知识课程目标理论知识应用能力实践技能掌握材料力学的基本概念和原理，包括能够运用材料力学知识分析和解决实际具备一定的实验操作技能，能够进行材应力、应变、强度、刚度、稳定性等工程问题，如结构设计、材料选择、安料力学实验，验证理论分析结果全评估等力学基础复习牛顿定律1运动学，动力学功和能2动能，势能力矩和力偶3旋转运动力和力矩力的概念力矩的概念力是物体之间相互作用的结果，力矩是力对物体绕某一点或轴的可以使物体改变运动状态或产生转动效应，它的大小等于力的大形变小乘以力臂力的种类力的种类很多，常见的包括重力、弹力、摩擦力、压力等平衡方程力的平衡力矩的平衡在任何方向上，作用在物体上的所有力的矢量和为零作用在物体上的所有力矩的矢量和为零应变与应力应变应力应力应变关系-材料在外力作用下发生的变形，通常用应材料内部抵抗外力作用而产生的内力，通应力与应变之间的关系，反映了材料的力变来衡量常用应力来表示学性能材料力学基本概念应力应变材料内部抵抗外力的作用力材料在外力作用下的变形程度强度刚度材料抵抗破坏的能力材料抵抗变形的能力正应力和切应力正应力切应力垂直于作用面的力产生的应力平行于作用面的力产生的应力单轴拉伸和压缩拉伸1在单轴拉伸中，施加的力沿着材料的纵轴方向，导致材料伸长压缩2在单轴压缩中，施加的力沿着材料的纵轴方向，导致材料缩短应力应变关系3单轴拉伸和压缩会引起材料的应力应变关系，可以用来分析材料的强度和刚度薄壁构件受拉和受压薄壁构件1厚度远小于其他尺寸的构件受拉2外力使构件拉伸受压3外力使构件压缩柱的稳定性压缩荷载临界荷载12柱子承受垂直于横截面的压缩超过临界荷载，柱子会发生失力稳，出现弯曲变形欧拉公式3用于计算柱子的临界荷载，考虑柱子的长度和截面形状梁的弯曲外力作用弯曲应力挠度分析当梁受到垂直于其轴线的力或力矩作用时弯曲应力在梁的横截面上分布不均匀，最弯曲梁的挠度是指梁在弯曲作用下的最大，会发生弯曲变形大应力出现在弯曲中心变形量，是结构设计的重要参数弯曲应力分析弯曲应力计算最大弯曲应力弯曲应力分布弯曲应力是由于弯曲引起的材料内部应最大弯曲应力出现在梁截面的最上层和弯曲应力在梁截面上呈线性分布，从最力，通常是正应力最下层大值到最小值组合应力多种应力强度分析在结构中，材料通常会同时承需要综合考虑正应力和切应力受正应力和切应力，形成组合对材料强度和变形的影响，以应力状态确保结构安全复杂情况组合应力分析涉及多个因素，需要使用相应的理论和计算方法疲劳与断裂疲劳裂纹扩展脆性断裂韧性断裂在循环载荷下，微小的裂纹逐渐扩展，最材料在没有明显塑性变形的情况下突然断材料在断裂前发生明显的塑性变形，通常终导致断裂裂，常发生在低温或高应力状态下伴随着裂纹的扩展应变能和弹性系数应变能弹性系数材料在发生弹性变形时所储存的能量称为应变能它与材料的应弹性系数反映材料在弹性变形过程中的刚度，用来描述材料抵抗力和应变有关，表示材料在变形过程中所做的功弹性变形的程度常见的弹性系数包括杨氏模量、泊松比和剪切模量变形能分析应变能材料在受到外力作用后，其内部会储存能量，称为应变能应变能的大小与材料的弹性模量和变形量有关计算方法应变能可以根据材料的应力-应变关系进行计算，也可用积分法求解应用变形能分析在结构设计中具有重要意义，可以用于判断结构的承载能力和安全性静定结构的分析定义静定结构是指结构中所有未知力都能通过平衡方程求解的结构特点静定结构具有结构简单、计算方便、可靠性高等优点方法常用方法包括力法、位移法、结点法等应用广泛应用于建筑、桥梁、机械等工程领域不定结构的分析超静定结构1多余约束位移法2位移方程力法3力方程矩阵法4计算机计算应变能法求解虚拟功原理1基于结构变形能和外力功的平衡关系位移计算2通过应变能求解结构各点位移结构分析3适用于复杂结构和静不定问题位移法求解基本原理1位移法以节点位移为基本未知量，通过建立位移与外力的关系方程求解结构的位移和内力步骤2建立位移方程、求解位移、计算内力，最后验证结果的正确性应用3适用于各种结构形式，尤其是复杂的不定结构，可以有效地解决结构的位移和内力问题柱与构件的设计承载能力分析稳定性评估确定柱和构件的承载能力，确保评估柱和构件在受力时的稳定性其能够安全地承受预期负荷，防止其发生失稳或破坏材料选择尺寸优化根据设计需求和环境条件选择合优化柱和构件的尺寸和形状，以适的材料，例如钢材、混凝土或满足强度、稳定性和经济性要求木材薄壁构件的设计强度稳定性确保薄壁构件在承受外力时，其应力防止薄壁构件因外力作用而发生失稳不超过材料的许用应力现象，例如弯曲、扭曲或整体失稳轻量化在满足强度和稳定性要求的前提下，尽量减轻薄壁构件的重量弯曲构件的设计确定梁的截面形状和尺寸，以满足强计算梁的弯曲应力和挠度，并进行强度、刚度和稳定性要求度和刚度校核选择合适的材料和制造工艺，确保梁的可靠性和耐久性应力集中问题几何形状载荷类型孔洞、缺口或突起等几何形状的集中载荷、冲击载荷或非均匀载变化会引起应力集中，导致局部荷会加剧应力集中，降低材料的应力显著升高抗疲劳性能材料性质材料的硬度、韧性、延展性等性质会影响应力集中的程度和对结构的影响焊接结构分析焊接过程应力集中材料力学分析焊接是将金属部件连接在一起的一种工焊接会产生应力集中，导致结构强度降运用材料力学原理，分析焊接结构的强艺，通过熔化金属或塑性变形来实现低，需要进行应力分析度、刚度和稳定性许容应力设计应力分析安全系数设计原则确定构件在各种载荷作用下的最大应力将许容应力除以最大应力，确保构件在工通过合理的结构设计和材料选择，确保构作状态下不会失效件在使用寿命内安全可靠安全系数与可靠性安全系数可靠性分析12安全系数是设计中用来保证结可靠性分析评估结构在使用寿构安全的关键指标，通常取值命内正常工作的概率，考虑了大于1，用于抵消材料性能的材料、荷载和环境等方面的随偏差和计算误差机性可靠性设计3可靠性设计基于概率理论，旨在确保结构在规定使用寿命内满足性能要求，满足预期的可靠性水平材料力学实践案例通过实际案例，将理论知识与工程实践相结合，例如桥梁、建筑、机械等结构的强度、刚度和稳定性分析运用材料力学知识解决实际工程问题，培养学生的实践能力和创新能力学习反馈与总结课程评价答疑解惑知识拓展提供问卷调查，收集学生对课程内容、教针对学生提出的问题，进行详细解答，并鼓励学生阅读相关书籍和资料，拓展材料学方式、练习题的意见和建议引导学生深入理解和应用力学的知识范围。