第一章绪论第二章受轴向拉伸讲稿材料力学教案顾志荣高等教育工学_办公文档-简明教程.pdf

学习好资料 欢迎下载 第一章 绪论 同济大学航空航天与力学学院 顾志荣 一、教学目标和教学内容 1、教学目标 了解材料力学的任务和研究内容；(2)了解变形固体的基本假设；(3)构件分类，知道材料力学主要研究等直杆；(4)具有截面法和应力、应变的概念。2、教学内容(1)构件的强度、刚度和稳定性概念，安全性和经济性，材料力学的任务；(2)变形固体的连续性、均匀性和各向同性假设，材料的弹性假设，小变形假设；(3)构件的形式，杆的概念，杆件变形的基本形式;(4)截面法，应力和应变。二、重点与难点 重点同教学内容，基本上无难点。三、教学方式 学习好资料 欢迎下载 讲解，用多媒体显示工程图片资料，提出问题，引导学生思考，讨论。四、建议学时 12 学时 五、实施学时 六、讲课提纲 1、由结构与构件的工作条件引出构件的强度、刚度和稳定性问题。强度：构件抵抗破坏的能力；刚度：构件抵抗变形的能力；稳定性：构件保持自身的平衡状态为。2、安全性和经济性是一对矛盾，由此引出材料力学的任务。3、引入变形固体基本假设的必要性和可能性 连续性假设：材料连续地、不间断地充满了变形固体所占据的空间；均匀性假设：材料性质在变形固体内处处相同；各向同性假设：材料性质在各个方向都是相同的。弹性假设：材料在弹性范围内工作。所谓弹性，是指作用在构件上的荷载撤消后，构件的变形全部小时的这种性质；小变形假设：构件的变形与构件尺寸相比非常小。4、构件分类 学的任务和研究内容了解变形固体的基本假设构件分类知道材料力学主要研究等直杆具有截面法和应力应变的概念教学内容构件的强度刚度和稳定性概念安全性和经济性材料力学的任务变形固体的连续性均匀性和各向同性假设材料基本上无难点三教学方式学习好资料欢迎下载讲解用多媒体显示工程图片资料提出问题引导学生思考讨论四建议学时学时五实施学时六讲课提纲由结构与构件的工作条件引出构件的强度刚度和稳定性问题强度构件抵抗破坏的能力刚入变形固体基本假设的必要性和可能性连续性假设材料连续地不间断地充满了变形固体所占据的空间均匀性假设材料性质在变形固体内处处相同各向同性假设材料性质在各个方向都是相同的弹性假设材料在弹性范围内工作所谓弹性学习好资料 欢迎下载 杆，板与壳，块体。它们的几何特征。5、杆件变形的基本形式 基本变形：轴向拉伸与压缩，剪切，扭转，弯曲。各种基本变形的定义、特征。几种基本变形的组合。6、截面法，应力和应变 截面法的定义和用法；为什么要引入应力，应力的定义，正应力，切应力；为什么要引入应变，应变的定义，正应变，切应变。学的任务和研究内容了解变形固体的基本假设构件分类知道材料力学主要研究等直杆具有截面法和应力应变的概念教学内容构件的强度刚度和稳定性概念安全性和经济性材料力学的任务变形固体的连续性均匀性和各向同性假设材料基本上无难点三教学方式学习好资料欢迎下载讲解用多媒体显示工程图片资料提出问题引导学生思考讨论四建议学时学时五实施学时六讲课提纲由结构与构件的工作条件引出构件的强度刚度和稳定性问题强度构件抵抗破坏的能力刚入变形固体基本假设的必要性和可能性连续性假设材料连续地不间断地充满了变形固体所占据的空间均匀性假设材料性质在变形固体内处处相同各向同性假设材料性质在各个方向都是相同的弹性假设材料在弹性范围内工作所谓弹性学习好资料 欢迎下载 第二章 轴向拉伸与压缩 一、教学目标和教学内容 1、教学目标 掌握轴向拉伸与压缩基本概念；熟练掌握用截面法求轴向内力及内力图的绘制；熟练掌握横截面上的应力计算方法，掌握斜截面上的应力计算方法；具有胡克定律，弹性模量与泊松比的概念，能熟练地计算轴向拉压情况下杆的变形；了解低碳钢和铸铁，作为两种典型的材料，在拉伸和压缩试验时的性质。了解塑性材料和脆性材料的区别。(6)建立许用应力、安全系数和强度条件的概念，会进行轴向拉压情况下构件的强度计算。(7)了解静不定问题的定义，判断方法，掌握求解静不定问题的三类方程（条件）：平衡方程，变形协调条件和胡克定律，会求解简单的拉压静不定问题。2、教学内容(1)轴向拉伸与压缩的概念和工程实例；学的任务和研究内容了解变形固体的基本假设构件分类知道材料力学主要研究等直杆具有截面法和应力应变的概念教学内容构件的强度刚度和稳定性概念安全性和经济性材料力学的任务变形固体的连续性均匀性和各向同性假设材料基本上无难点三教学方式学习好资料欢迎下载讲解用多媒体显示工程图片资料提出问题引导学生思考讨论四建议学时学时五实施学时六讲课提纲由结构与构件的工作条件引出构件的强度刚度和稳定性问题强度构件抵抗破坏的能力刚入变形固体基本假设的必要性和可能性连续性假设材料连续地不间断地充满了变形固体所占据的空间均匀性假设材料性质在变形固体内处处相同各向同性假设材料性质在各个方向都是相同的弹性假设材料在弹性范围内工作所谓弹性学习好资料 欢迎下载(2)用截面法计算轴向力，轴向力图；(3)横截面和斜截面上的应力；(4)轴向拉伸和压缩是的变形；(5)许用应力、安全系数和强度条件，刚度条件；(6)应力集中的概念；(7)材料在拉伸和压缩时的力学性能；(8)塑性材料和脆性材料性质的比较；(9)拉压静不定问题(10)圆筒形压力容器。二、重点难点 重点：教学内容中的（1）（5），（7）（9）。难点：拉压静不定问题中的变形协调条件。通过讲解原理，多举例题，把变形协调条件的形式进行归类来解决。讲解静定与静不定问题的判断方法。三、教学方式 采用启发式教学，通过提问，引导学生思考，让学生回答问题。四、建议学时 8 学时 五、实施学时 学的任务和研究内容了解变形固体的基本假设构件分类知道材料力学主要研究等直杆具有截面法和应力应变的概念教学内容构件的强度刚度和稳定性概念安全性和经济性材料力学的任务变形固体的连续性均匀性和各向同性假设材料基本上无难点三教学方式学习好资料欢迎下载讲解用多媒体显示工程图片资料提出问题引导学生思考讨论四建议学时学时五实施学时六讲课提纲由结构与构件的工作条件引出构件的强度刚度和稳定性问题强度构件抵抗破坏的能力刚入变形固体基本假设的必要性和可能性连续性假设材料连续地不间断地充满了变形固体所占据的空间均匀性假设材料性质在变形固体内处处相同各向同性假设材料性质在各个方向都是相同的弹性假设材料在弹性范围内工作所谓弹性学习好资料 欢迎下载 六、讲课提纲、受轴向拉伸（压缩）时杆件的强度计算 一、轴向拉（压）杆横截面上的内力 1、内力的概念（1）内力的含义（2）材料力学研究的内力附加内力 2、求内力的方法截面法（1）截面法的基本思想 假想地用截面把构件切开，分成两部分，将内力转化为外力而显示出来，并用静力平衡条件将它算出。举例：求图示杆件截面 m-m 上的内力 图 2-1 截面法求内力 根据左段的平衡条件可得：学的任务和研究内容了解变形固体的基本假设构件分类知道材料力学主要研究等直杆具有截面法和应力应变的概念教学内容构件的强度刚度和稳定性概念安全性和经济性材料力学的任务变形固体的连续性均匀性和各向同性假设材料基本上无难点三教学方式学习好资料欢迎下载讲解用多媒体显示工程图片资料提出问题引导学生思考讨论四建议学时学时五实施学时六讲课提纲由结构与构件的工作条件引出构件的强度刚度和稳定性问题强度构件抵抗破坏的能力刚入变形固体基本假设的必要性和可能性连续性假设材料连续地不间断地充满了变形固体所占据的空间均匀性假设材料性质在变形固体内处处相同各向同性假设材料性质在各个方向都是相同的弹性假设材料在弹性范围内工作所谓弹性学习好资料 欢迎下载 FX=0 FN-FP=0 FN=FP 若取右段作为研究对象，结果一样。（2）截面法的步骤：截开：在需要求内力的截面处，假想地将构件截分为两部分。代替：将两部分中任一部分留下，并用内力代替弃之部分对留下部分的作用。平衡：用平衡条件求出该截面上的内力。（3）运用截面法时应注意的问题：力的可移性原理在这里不适用。图 2-2 不允许使用力的可移性原理 3、轴向内力及其符号规定（1）轴向拉（压）杆横截面上的内力轴向内力，轴向内力FN的作用线与杆件轴线重合，即FN是垂直于横截面并通过形心的内力，因而称为轴向内力，简称轴力。（2）轴力的单位：N（牛顿）、KN（千牛顿）（3）轴力的符号规定：轴向拉力（轴力方向背离截面）为正；轴向压力（轴力方向指向截面）为负。学的任务和研究内容了解变形固体的基本假设构件分类知道材料力学主要研究等直杆具有截面法和应力应变的概念教学内容构件的强度刚度和稳定性概念安全性和经济性材料力学的任务变形固体的连续性均匀性和各向同性假设材料基本上无难点三教学方式学习好资料欢迎下载讲解用多媒体显示工程图片资料提出问题引导学生思考讨论四建议学时学时五实施学时六讲课提纲由结构与构件的工作条件引出构件的强度刚度和稳定性问题强度构件抵抗破坏的能力刚入变形固体基本假设的必要性和可能性连续性假设材料连续地不间断地充满了变形固体所占据的空间均匀性假设材料性质在变形固体内处处相同各向同性假设材料性质在各个方向都是相同的弹性假设材料在弹性范围内工作所谓弹性学习好资料 欢迎下载 4、轴力图（1）何谓轴力图？杆内的轴力与杆截面位置关系的图线，即谓之轴力图。例题 2-1 图 2-3,a 所示一等直杆及其受力图，试作其轴力图。(a)(b)图 2-3（2）轴力图的绘制方法 轴线上的点表示横截面的位置；按选定的比例尺，用垂直于轴线的坐标表示横截面上轴力的数值；正值画在基线的上侧,负值画在基线的下侧；轴力图应画在受力图的对应位置，FN与截面位置一一对应。（3）轴力图的作用 使各横截面上的轴力一目了然，即为了清楚地表明各横截面上的轴力随横截面位置改变而变化的情况。（4）注意要点：学的任务和研究内容了解变形固体的基本假设构件分类知道材料力学主要研究等直杆具有截面法和应力应变的概念教学内容构件的强度刚度和稳定性概念安全性和经济性材料力学的任务变形固体的连续性均匀性和各向同性假设材料基本上无难点三教学方式学习好资料欢迎下载讲解用多媒体显示工程图片资料提出问题引导学生思考讨论四建议学时学时五实施学时六讲课提纲由结构与构件的工作条件引出构件的强度刚度和稳定性问题强度构件抵抗破坏的能力刚入变形固体基本假设的必要性和可能性连续性假设材料连续地不间断地充满了变形固体所占据的空间均匀性假设材料性质在变形固体内处处相同各向同性假设材料性质在各个方向都是相同的弹性假设材料在弹性范围内工作所谓弹性学习好资料 欢迎下载 一定要示出脱离体（受力图）；根据脱离体写出平衡方程，求出各段的轴力大小；根据求出的各段轴力大小，按比例、正负画出轴力图。二、轴向拉（压）杆横截面及斜截面上的应力 1、应力的概念（1）何谓应力？内力在横截面上的分布集度，称为应力。（密集程度）（2）为什么要讨论应力？判断构件破坏的依据不是内力的大小，而是应力的大小。即要判断构件在外力作用下是否会破坏，不仅要知道内力的情况，还要知道横截面的情况，并要研究内力在横截面上的分布集度（即应力）。（3）应力的单位 应力为帕斯卡（Pascal），中文代号是帕；国际代号为 Pa，1Pa=1N/M2 常用单位：MPa(兆帕)，1 MPa=106Pa=N/MM2 GPa（吉帕），1 GPa=109Pa。2、横截面上的应力 为讨论横截面上的应力，先用示教板做一试验：学的任务和研究内容了解变形固体的基本假设构件分类知道材料力学主要研究等直杆具有截面法和应力应变的概念教学内容构件的强度刚度和稳定性概念安全性和经济性材料力学的任务变形固体的连续性均匀性和各向同性假设材料基本上无难点三教学方式学习好资料欢迎下载讲解用多媒体显示工程图片资料提出问题引导学生思考讨论四建议学时学时五实施学时六讲课提纲由结构与构件的工作条件引出构件的强度刚度和稳定性问题强度构件抵抗破坏的能力刚入变形固体基本假设的必要性和可能性连续性假设材料连续地不间断地充满了变形固体所占据的空间均匀性假设材料性质在变形固体内处处相同各向同性假设材料性质在各个方向都是相同的弹性假设材料在弹性范围内工作所谓弹性学习好资料 欢迎下载 图 2-4 示教板演示 观察示教板上橡胶直杆受力前后的变形：受力前：ab、cd 为 轴线的直线 受力后：a b、c d 仍为 轴线的直线 有表及里作出（1）观察变形 平面假设 （2）变形规律 （3）结论 横截面上各点的应力相同。即 AFN （5-1）式中：横截面上的法向应力，称为正应力；FN轴力，用截面法得到；即：假设原为平面的横截面在变形后仍为垂直于轴线的平面。即：纵向伸长相同，由连续均匀假设可知，内力均匀分布在横截面上 学的任务和研究内容了解变形固体的基本假设构件分类知道材料力学主要研究等直杆具有截面法和应力应变的概念教学内容构件的强度刚度和稳定性概念安全性和经济性材料力学的任务变形固体的连续性均匀性和各向同性假设材料基本上无难点三教学方式学习好资料欢迎下载讲解用多媒体显示工程图片资料提出问题引导学生思考讨论四建议学时学时五实施学时六讲课提纲由结构与构件的工作条件引出构件的强度刚度和稳定性问题强度构件抵抗破坏的能力刚入变形固体基本假设的必要性和可能性连续性假设材料连续地不间断地充满了变形固体所占据的空间均匀性假设材料性质在变形固体内处处相同各向同性假设材料性质在各个方向都是相同的弹性假设材料在弹性范围内工作所谓弹性学习好资料 欢迎下载 A杆件横截面面积。（4）横截面上正应力计算公式（2-1式）应用范围的讨论：对受压杆件，仅适用于短粗杆；上述结论，除端点附近外，对直杆其他截面都适用。申维南（Saint Venant）原理指出：“力作用杆端方式的不同，只会使与杆在不大于杆的横向尺寸的范围内受到影响。”对于变截面杆，除截面突变处附近的内力分布较复杂外，其他各横截面仍可假定正应力分布。（5）正应力（法向应力）符号规定：拉应力为正；压应力为负。例题 2-2 已知例题 2-1 所示的等直杆的横截面面积 A=400MM2，求该杆的最大工作应力？解：由例题 2-1 轴力图可知，该杆上KN50max NF，所以此杆的最大工作应力为 125MPaN/m10125m1040050000Nmaxmax2626AFN 例题 2-3 一横截面为正方形的变截面杆，其截面尺寸及受力如图2-5所示，试求杆内的最大工作应力？学的任务和研究内容了解变形固体的基本假设构件分类知道材料力学主要研究等直杆具有截面法和应力应变的概念教学内容构件的强度刚度和稳定性概念安全性和经济性材料力学的任务变形固体的连续性均匀性和各向同性假设材料基本上无难点三教学方式学习好资料欢迎下载讲解用多媒体显示工程图片资料提出问题引导学生思考讨论四建议学时学时五实施学时六讲课提纲由结构与构件的工作条件引出构件的强度刚度和稳定性问题强度构件抵抗破坏的能力刚入变形固体基本假设的必要性和可能性连续性假设材料连续地不间断地充满了变形固体所占据的空间均匀性假设材料性质在变形固体内处处相同各向同性假设材料性质在各个方向都是相同的弹性假设材料在弹性范围内工作所谓弹性学习好资料 欢迎下载 （a）（b）图 2-5 尺寸单位：mm（1）作杆的轴力图，见图 2-5，b（2）因为是变截面，所以要逐段计算（压应力）0.87MPam1024024050000N26INIIAF（压应力）1.1MPam10370370N10150263IINIIIIAF（压应力）1.1MPamaxII 3、斜截面上的应力 横截面上的应力 特殊面上的应力 任意截面上的应力 一般面上的应力 推导方法与横截面上正应力的推导一样 特殊 一般 学的任务和研究内容了解变形固体的基本假设构件分类知道材料力学主要研究等直杆具有截面法和应力应变的概念教学内容构件的强度刚度和稳定性概念安全性和经济性材料力学的任务变形固体的连续性均匀性和各向同性假设材料基本上无难点三教学方式学习好资料欢迎下载讲解用多媒体显示工程图片资料提出问题引导学生思考讨论四建议学时学时五实施学时六讲课提纲由结构与构件的工作条件引出构件的强度刚度和稳定性问题强度构件抵抗破坏的能力刚入变形固体基本假设的必要性和可能性连续性假设材料连续地不间断地充满了变形固体所占据的空间均匀性假设材料性质在变形固体内处处相同各向同性假设材料性质在各个方向都是相同的弹性假设材料在弹性范围内工作所谓弹性学习好资料 欢迎下载 图 2-6 （1）观察变形 相对平移 dccdbaab（2）结论 斜截面上各点处的全应力、P相等 图 2-7 显然：P A=FN (a)式中：A截面的面积 FN=PF (b)P=AFP (c)斜截面面积 A与横截面面积 A 有如下关系：图 2-8 学的任务和研究内容了解变形固体的基本假设构件分类知道材料力学主要研究等直杆具有截面法和应力应变的概念教学内容构件的强度刚度和稳定性概念安全性和经济性材料力学的任务变形固体的连续性均匀性和各向同性假设材料基本上无难点三教学方式学习好资料欢迎下载讲解用多媒体显示工程图片资料提出问题引导学生思考讨论四建议学时学时五实施学时六讲课提纲由结构与构件的工作条件引出构件的强度刚度和稳定性问题强度构件抵抗破坏的能力刚入变形固体基本假设的必要性和可能性连续性假设材料连续地不间断地充满了变形固体所占据的空间均匀性假设材料性质在变形固体内处处相同各向同性假设材料性质在各个方向都是相同的弹性假设材料在弹性范围内工作所谓弹性学习好资料 欢迎下载 A=A cos P=AFP=cos/AFP=AFP cos=cos 式中的=AP是杆件横截面上的正应力。（3）全应力 P的分解：（任取一点 o 处）图 2-9 P：截面）上的剪应力。斜截面（：称为：与斜截面相切截面）上的正应力。斜截面（称为：垂直斜截面=P cos=cos2=)2cos12（2-2）=P sin=sincos=2sin2 （2-3）（4）正应力、剪应力极值：从式（2-2）、（2-3）可见，、都是角的函数，因此总可找到它们的极限值 分析式（2-2）可知：当=0时，达到最大值，即 0=max=分析式（2-3），若假定从 x 轴沿轴逆时针转向到截面的外法学的任务和研究内容了解变形固体的基本假设构件分类知道材料力学主要研究等直杆具有截面法和应力应变的概念教学内容构件的强度刚度和稳定性概念安全性和经济性材料力学的任务变形固体的连续性均匀性和各向同性假设材料基本上无难点三教学方式学习好资料欢迎下载讲解用多媒体显示工程图片资料提出问题引导学生思考讨论四建议学时学时五实施学时六讲课提纲由结构与构件的工作条件引出构件的强度刚度和稳定性问题强度构件抵抗破坏的能力刚入变形固体基本假设的必要性和可能性连续性假设材料连续地不间断地充满了变形固体所占据的空间均匀性假设材料性质在变形固体内处处相同各向同性假设材料性质在各个方向都是相同的弹性假设材料在弹性范围内工作所谓弹性学习好资料 欢迎下载 线n时，为正；反之为负，即 图 2-10 则 当=45、=-45时，达到极值，45=max=2 45=min=-2（5）剪应力互等定律 由上述分析可以看到：在=+45 和 =-45 斜截面上的剪应力满足如下关系：45=-45 正、负 45 两个截面互相垂直的。那么，在任意两个互相垂直的截面上，是否一定存在剪应力的数值相等而符号相反的规律呢？回答是肯定存在的。这可由上面的（2-3）式得到证明：=2sin2=-2sin2（+90）=-90 即：通过受力物体内一点处所作的互相垂直的两截面上，垂直于两截面交线的剪应力在数值上必相等，而方向均指向交线或背离交线。这个规律就称为剪应力互等定律。学的任务和研究内容了解变形固体的基本假设构件分类知道材料力学主要研究等直杆具有截面法和应力应变的概念教学内容构件的强度刚度和稳定性概念安全性和经济性材料力学的任务变形固体的连续性均匀性和各向同性假设材料基本上无难点三教学方式学习好资料欢迎下载讲解用多媒体显示工程图片资料提出问题引导学生思考讨论四建议学时学时五实施学时六讲课提纲由结构与构件的工作条件引出构件的强度刚度和稳定性问题强度构件抵抗破坏的能力刚入变形固体基本假设的必要性和可能性连续性假设材料连续地不间断地充满了变形固体所占据的空间均匀性假设材料性质在变形固体内处处相同各向同性假设材料性质在各个方向都是相同的弹性假设材料在弹性范围内工作所谓弹性学习好资料 欢迎下载（6）剪应力（切向应力）符号规定：剪应力以对所研究的脱离体内任何一点均有顺时针转动趋势的为正，反之为负。例题 5-4 一直径为 d=10mm 的 A3钢构件，承受轴向载荷FP=36 kN.试求1=0、2=30、3=45、4=60、5=90、6=-45各截面上正应力和剪应力值。解：1=0时，即截面 1-1：图 2-11 0=AFP）（02cos12 =459MPam1041036000N262 0=002sin2）（2=30时，即截面 2-2：学的任务和研究内容了解变形固体的基本假设构件分类知道材料力学主要研究等直杆具有截面法和应力应变的概念教学内容构件的强度刚度和稳定性概念安全性和经济性材料力学的任务变形固体的连续性均匀性和各向同性假设材料基本上无难点三教学方式学习好资料欢迎下载讲解用多媒体显示工程图片资料提出问题引导学生思考讨论四建议学时学时五实施学时六讲课提纲由结构与构件的工作条件引出构件的强度刚度和稳定性问题强度构件抵抗破坏的能力刚入变形固体基本假设的必要性和可能性连续性假设材料连续地不间断地充满了变形固体所占据的空间均匀性假设材料性质在变形固体内处处相同各向同性假设材料性质在各个方向都是相同的弹性假设材料在弹性范围内工作所谓弹性学习好资料 欢迎下载 图 2-12 30=MPa3445.12302cos12）（30=MPa199866.02302sin2）（3=45时，即截面 3-3：图 2-13 45=MPa2302012452cos12）（）（45=MPa23012452sin2）（4=60时，即截面 4-4：图 2-14 60=MPa1155.025.012602cos12）（）（60=MPa199866.02602sin2）（5=90时，即截面 5-5：学的任务和研究内容了解变形固体的基本假设构件分类知道材料力学主要研究等直杆具有截面法和应力应变的概念教学内容构件的强度刚度和稳定性概念安全性和经济性材料力学的任务变形固体的连续性均匀性和各向同性假设材料基本上无难点三教学方式学习好资料欢迎下载讲解用多媒体显示工程图片资料提出问题引导学生思考讨论四建议学时学时五实施学时六讲课提纲由结构与构件的工作条件引出构件的强度刚度和稳定性问题强度构件抵抗破坏的能力刚入变形固体基本假设的必要性和可能性连续性假设材料连续地不间断地充满了变形固体所占据的空间均匀性假设材料性质在变形固体内处处相同各向同性假设材料性质在各个方向都是相同的弹性假设材料在弹性范围内工作所谓弹性学习好资料 欢迎下载 图 2-15 90=0112）（90=002 5=-45时，即截面 6-6：图 2-16 45=MPa230012）（45=MPa2302452sin2）（由 上 述 计 算 可 见：max发 生 在 试 件 的 横 截 面 上，其 值max=MPaAFP459 maxmin发生在=45斜面上，其值maxmin=MPa2302 三、轴向拉（压）杆的强度计算 1、极限应力，安全系数、容许应力 学的任务和研究内容了解变形固体的基本假设构件分类知道材料力学主要研究等直杆具有截面法和应力应变的概念教学内容构件的强度刚度和稳定性概念安全性和经济性材料力学的任务变形固体的连续性均匀性和各向同性假设材料基本上无难点三教学方式学习好资料欢迎下载讲解用多媒体显示工程图片资料提出问题引导学生思考讨论四建议学时学时五实施学时六讲课提纲由结构与构件的工作条件引出构件的强度刚度和稳定性问题强度构件抵抗破坏的能力刚入变形固体基本假设的必要性和可能性连续性假设材料连续地不间断地充满了变形固体所占据的空间均匀性假设材料性质在变形固体内处处相同各向同性假设材料性质在各个方向都是相同的弹性假设材料在弹性范围内工作所谓弹性学习好资料 欢迎下载（1）极限应力 何谓极限应力？极限应力是指材料的强度遭到破坏时的应力。所谓破坏是指材料出现了工程不能容许的特殊的变形现象。极限应力的测定 极限应力是通过材料的力学性能试验来测定的。塑性材料的极限应力 =5 脆性材料的极限应力 =b （2）安全系数 何谓安全系数？对各种材料的极限应力再打一个折扣，这个折扣通常用一个大于 1 的系数来表达，这个系数称为安全系数。用 n 表示安全系数。确定安全系数时应考虑的因素：i）荷载估计的准确性 ii）简化过程和计算方法的精确性；iii）材料的均匀性（砼浇筑）；IV）构件的重要性；v）静载与动载的效应、磨损、腐蚀等因素。安全系数的大致范围：sn：1.41.8 bn：23 学的任务和研究内容了解变形固体的基本假设构件分类知道材料力学主要研究等直杆具有截面法和应力应变的概念教学内容构件的强度刚度和稳定性概念安全性和经济性材料力学的任务变形固体的连续性均匀性和各向同性假设材料基本上无难点三教学方式学习好资料欢迎下载讲解用多媒体显示工程图片资料提出问题引导学生思考讨论四建议学时学时五实施学时六讲课提纲由结构与构件的工作条件引出构件的强度刚度和稳定性问题强度构件抵抗破坏的能力刚入变形固体基本假设的必要性和可能性连续性假设材料连续地不间断地充满了变形固体所占据的空间均匀性假设材料性质在变形固体内处处相同各向同性假设材料性质在各个方向都是相同的弹性假设材料在弹性范围内工作所谓弹性学习好资料 欢迎下载（3）容许应力 何谓容许应力？将用试验测定的极限应力0作适当降低，规定出杆件能安全工作的最大应力作为设计的依据。这种应力称为材料的容许应力。容许应力的确定：=n (n1)(5-4)对于塑性材料：=SSn 对于脆性材料：=bbn 2、强度条件（1）何谓强度条件？受载构件安全与危险两种状态的转化条件称为强度条件。（2）轴向拉（压）时的强度条件 AFN工作应力 （5-5）（3）强度条件的意义 安全与经济的统一 3、强度计算的三类问题（1）强度校核：AFN 学的任务和研究内容了解变形固体的基本假设构件分类知道材料力学主要研究等直杆具有截面法和应力应变的概念教学内容构件的强度刚度和稳定性概念安全性和经济性材料力学的任务变形固体的连续性均匀性和各向同性假设材料基本上无难点三教学方式学习好资料欢迎下载讲解用多媒体显示工程图片资料提出问题引导学生思考讨论四建议学时学时五实施学时六讲课提纲由结构与构件的工作条件引出构件的强度刚度和稳定性问题强度构件抵抗破坏的能力刚入变形固体基本假设的必要性和可能性连续性假设材料连续地不间断地充满了变形固体所占据的空间均匀性假设材料性质在变形固体内处处相同各向同性假设材料性质在各个方向都是相同的弹性假设材料在弹性范围内工作所谓弹性学习好资料 欢迎下载（2）截面设计：NFA（3）确定容许载荷：AFN 例题 2-5 钢木构架如图 2-16 所示。BC 杆为钢制圆杆，AB 杆为木杆。若 FP=10kN,木杆 AB 的横截面面积 AAB=10000mm2,容许应力 AB=7MPa;钢杆 BC的横截面积为 ABC=600mm2,容许应力 BC=160MPa 校核各杆的强度；求容许荷载PF 根据容许荷载，计算钢 BC 所需的直径。（a）(b)图 2-16 解：校核两杆强度 为校核两杆强度，必须先知道两杆的应力，然后根据强度条件进行验算。而要计算杆内应力，须求出两杆的内力。由节点 B 的受力图（图 2-16，b），列出静力平衡条件：,0YF FNBC cos60-FP=0 学的任务和研究内容了解变形固体的基本假设构件分类知道材料力学主要研究等直杆具有截面法和应力应变的概念教学内容构件的强度刚度和稳定性概念安全性和经济性材料力学的任务变形固体的连续性均匀性和各向同性假设材料基本上无难点三教学方式学习好资料欢迎下载讲解用多媒体显示工程图片资料提出问题引导学生思考讨论四建议学时学时五实施学时六讲课提纲由结构与构件的工作条件引出构件的强度刚度和稳定性问题强度构件抵抗破坏的能力刚入变形固体基本假设的必要性和可能性连续性假设材料连续地不间断地充满了变形固体所占据的空间均匀性假设材料性质在变形固体内处处相同各向同性假设材料性质在各个方向都是相同的弹性假设材料在弹性范围内工作所谓弹性学习好资料 欢迎下载 得 FNBC=2FP=20kN(拉),0XF FNAB-FNBC cos30=0 得 FNAB=压）(kN3.171073.13PF 所以两杆横截面上的正应力分别为 pa1073.110100001073.1663ABNABABAF=1.73MPaAB=7MPa pa103.33106001020663BCNBCBCAF=33.3MPaBC=160MPa 根据上述计算可知，两杆内的正应力都远低于材料的容许应力，强度还没有充分发挥。因此，悬吊的重量还可以大大增加。那么 B点处的荷载可加到多大呢？这个问题由下面解决。求容许荷载 因为 NABF=70kN0N7000101000010766ABABA NBCF=96kN96000N106001016066BCBCA 而由前面已知两杆内力与 P 之间分别存在着如下的关系：PABFN3 kN4.4073.1703NABPFF PNBCFF2 kN482962NBCPFF 根据这一计算结果，若以 BC 杆为准，取kN48PF，则 AB 杆的强度就会不足。因此，为了结构的安全起见，取kN4.40PF为宜。这学的任务和研究内容了解变形固体的基本假设构件分类知道材料力学主要研究等直杆具有截面法和应力应变的概念教学内容构件的强度刚度和稳定性概念安全性和经济性材料力学的任务变形固体的连续性均匀性和各向同性假设材料基本上无难点三教学方式学习好资料欢迎下载讲解用多媒体显示工程图片资料提出问题引导学生思考讨论四建议学时学时五实施学时六讲课提纲由结构与构件的工作条件引出构件的强度刚度和稳定性问题强度构件抵抗破坏的能力刚入变形固体基本假设的必要性和可能性连续性假设材料连续地不间断地充满了变形固体所占据的空间均匀性假设材料性质在变形固体内处处相同各向同性假设材料性质在各个方向都是相同的弹性假设材料在弹性范围内工作所谓弹性学习好资料 欢迎下载 样，对木杆 AB 来说，恰到好处，但对钢杆 BC 来说，强度仍是有余的，钢杆 BC 的截面还可以减小。那么，钢杆 BC 的截面到底多少为宜呢？这个问题可由下面来解决。根据容许荷载kN4.40PF，设计钢杆 BC的直径。因为kN4.40PF，所以NBCF=kN8.804.4022PF。根据强度条件 BCBCNBCAF 钢杆 BC 的横截面面积应为 2463m1005.510160108.80BCNBCBCFA 钢杆的直径应为 25.4mmm1054.21005.54424BCBCAd 例题 2-6 简易起重设备如图 2-17 所示，已知 AB 由 2 根不等边角钢 L63x40 x4 组成，MPa170，试问当提起重量为 W=15kN 时，斜杆 AB 是否满足强度条件。学的任务和研究内容了解变形固体的基本假设构件分类知道材料力学主要研究等直杆具有截面法和应力应变的概念教学内容构件的强度刚度和稳定性概念安全性和经济性材料力学的任务变形固体的连续性均匀性和各向同性假设材料基本上无难点三教学方式学习好资料欢迎下载讲解用多媒体显示工程图片资料提出问题引导学生思考讨论四建议学时学时五实施学时六讲课提纲由结构与构件的工作条件引出构件的强度刚度和稳定性问题强度构件抵抗破坏的能力刚入变形固体基本假设的必要性和可能性连续性假设材料连续地不间断地充满了变形固体所占据的空间均匀性假设材料性质在变形固体内处处相同各向同性假设材料性质在各个方向都是相同的弹性假设材料在弹性范围内工作所谓弹性学习好资料 欢迎下载 图 2-17 解：查型钢表，得单根 L63x40 x4=4.058cm2 图 2-18 节点 D 处作用的力：FP=W（平衡）,计算简图：2W 作用点mlCD7 图 2-19 0CM 072430sinWmFNAB kN105214715230sin472WFNAB KPa170MPa4.12910058.421010543AFNABAB AB 杆满足强度要求。学的任务和研究内容了解变形固体的基本假设构件分类知道材料力学主要研究等直杆具有截面法和应力应变的概念教学内容构件的强度刚度和稳定性概念安全性和经济性材料力学的任务变形固体的连续性均匀性和各向同性假设材料基本上无难点三教学方式学习好资料欢迎下载讲解用多媒体显示工程图片资料提出问题引导学生思考讨论四建议学时学时五实施学时六讲课提纲由结构与构件的工作条件引出构件的强度刚度和稳定性问题强度构件抵抗破坏的能力刚入变形固体基本假设的必要性和可能性连续性假设材料连续地不间断地充满了变形固体所占据的空间均匀性假设材料性质在变形固体内处处相同各向同性假设材料性质在各个方向都是相同的弹性假设材料在弹性范围内工作所谓弹性学习好资料 欢迎下载 、受轴向拉伸（压缩）时杆件的变形计算 一、纵向变形 虎克定律 图 2-20 1、线变形：L=L1-L （绝对变形）反映杆的总伸长，但无法说明杆的变形程度（绝对变形与杆的长度有关）2、线应变：ll （相对变形）（2-6）反映每单位长度的变形，即反映杆的变形程度。（相对变形与杆的长度无关）3、虎克定律：EAlFLN （2-7）EA （2-8）学的任务和研究内容了解变形固体的基本假设构件分类知道材料力学主要研究等直杆具有截面法和应力应变的概念教学内容构件的强度刚度和稳定性概念安全性和经济性材料力学的任务变形固体的连续性均匀性和各向同性假设材料基本上无难点三教学方式学习好资料欢迎下载讲解用多媒体显示工程图片资料提出问题引导学生思考讨论四建议学时学时五实施学时六讲课提纲由结构与构件的工作条件引出构件的强度刚度和稳定性问题强度构件抵抗破坏的能力刚入变形固体基本假设的必要性和可能性连续性假设材料连续地不间断地充满了变形固体所占据的空间均匀性假设材料性质在变形固体内处处相同各向同性假设材料性质在各个方向都是相同的弹性假设材料在弹性范围内工作所谓弹性学习好资料 欢迎下载 二、横向变形 泊松比 1、横向缩短：b=b1-b 2、横向线应变：bbbbb1 3、泊松比 实验结果表明：在弹性范围，其横向应变与纵向应变之比的绝对值为一常数，既泊松比：考虑到两个应变的正负号恒相反，即 拉伸时：+,-压缩后：-,+三、变形和位移的概念 1、变形物体受外力作用后要发生形状和尺寸的改变，这种现象称为物体的变形。2、位移物体变形后，在物体上的一些点、一些线或面就可能 发生空间位置的改变，这种空间位置的改变称为位移。3、变形和位移的关系因果关系，产生位移的原因是杆件的变形，杆件变形的结果引起杆件中的一些点、面、线发生位移。故有 =-（2-9）学的任务和研究内容了解变形固体的基本假设构件分类知道材料力学主要研究等直杆具有截面法和应力应变的概念教学内容构件的强度刚度和稳定性概念安全性和经济性材料力学的任务变形固体的连续性均匀性和各向同性假设材料基本上无难点三教学方式学习好资料欢迎下载讲解用多媒体显示工程图片资料提出问题引导学生思考讨论四建议学时学时五实施学时六讲课提纲由结构与构件的工作条件引出构件的强度刚度和稳定性问题强度构件抵抗破坏的能力刚入变形固体基本假设的必要性和可能性连续性假设材料连续地不间断地充满了变形固体所占据的空间均匀性假设材料性质在变形固体内处处相同各向同性假设材料性质在各个方向都是相同的弹性假设材料在弹性范围内工作所谓弹性学习好资料 欢迎下载 例题 2-7 图 2-21 已知：杆为钢杆，杆直径 d=34mm,L1=1.15m,E1=200GPa;杆为 木 杆，杆 截 面 为 边 长a=170mm的 正 方 形，L2=1m,E2=10GPa;P=40kN,=30求 BX、By和 解：（1）FN1、FN2=?用截面法，画出节点 B 的受力图，由平衡条件得 FN1=80kN,FN2=-69.3kN (2)求 L1、L2=？学的任务和研究内容了解变形固体的基本假设构件分类知道材料力学主要研究等直杆具有截面法和应力应变的概念教学内容构件的强度刚度和稳定性