材料力学教案绪论.docx

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1、精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -学习好资料欢迎下载西京学院机电工程系第 1次课学时2授课日期：授课班级：授课老师：王晋鹏批准人：1.1 材料力学的任务1.2 变性固体的基本假设1.3 外力及其分类1.4 内力、截面可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结章节名称法和应力的概念1.5 变形与应变1.6 杆件变形的基本形式可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结授课形式理论课 案例争论课试验课 习题课 其他本次授课目的与要求1. 明白材料力学的任务和基本假设。2. 明白外力的分类。3. 把握内力的概念及用截面法进行内力的运算

2、。 4熟识应力、应变的概念 5熟识杆件变形的基本形式本次教学重点与难点重点： 用截面法进行内力的运算难点： 材料力学的任务和基本假设及应力、应变的概念教学内容提要准时间安排时间安排教学方法与手段设计可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结1. 材料力学的任务2. 变形固体的基本假设3. 外力的分类4. 内力、应力的概念以及用截面法进行内力的运算5. 变形与形变的概念6. 杆件变形的基本形式7. 小结8. 布置作业10 分钟10 分钟20 分钟20 分钟15 分钟15 分钟5 分钟5 分钟启示式教学 理论联系实际加强互动性可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结课堂导入提问、预习

3、要求及作业布置1. 什么是力？都可以怎么分类？2. 材料力学和理论力学的争论内容有什么不同？预习内容： 2.1 轴向拉伸与压缩的概念和实例2.2 轴向拉伸或压缩时横截面上的内力和应力可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结课后作业：2.3 直杆轴向拉伸或压缩时斜截面上的应力可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 1 页，共 6 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - -

4、 - - - - -学习好资料欢迎下载可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结课后小结1材料力学的任务：在保证满意强度、刚度和稳固性要求安全、有用 的前提下，以最经济的代价，为构件挑选相宜的材料，确定合理的外形和尺寸，并供应必要的理论基础和运算方法。2变形固体静力学的基本假设：连续、匀称假设和各项同性假设。3应力、应变的概念及关系。4杆件变形的基本形式：拉压、剪切、扭转和弯曲教学内容课堂组织第一章绪论可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结1.1 材料力学的任务1、力的概念 ：力是物体相互之间的一种机械作用。这种相互作用的成效有：一是使物体的运动状态发生变化（ 外 效应）。二是

5、使物体产生变形（ 内效应）。2、力的分类 ：按外力的作用方式可分为表面力和体积力。表面力是作用于构件表面的力，又可分为分布力和集中力。分布力是连续作用于构件表面的力，如作用于船体上的水压力。有些分布力是沿杆件的轴线作用的，如楼板对屋梁的作用力。假如分布力的作用面积远小于构件的表面面积，或沿杆件轴线的分布范畴远小于杆件长度，就可将分布力简化为作用于一点的力，称为集中力，如列车车轮对钢轨的压力。体积力是连续分布于构件内部各质点上的力，如重力和惯性力等。按载荷随时间变化的情形可分为静载荷与动载荷。随时间变化极缓慢或不变化的载荷，称为静载荷。其特点是在加载过程中，构件不产生加速度或产生的加速度微小，可

6、以忽视不计。随时间显著变化或使构件各质点产生明显加速度的载荷，称为动载荷。布力是沿杆件的轴线作用的，如楼板对屋梁的作用力。假如分布力的作用面积远小于构件3、材料力学的任务：机械与工程结构通常是由如干个零部件构成的，我们把构成它们的每一个组成部分统称为构件。如机械的轴， 房屋的梁、柱子等。 在机械或工程结构工作时，有关构件将受到力的作用，因而会产生几何外形和尺寸的转变，称为变形。如这种变形在外力撤除后能完全排除，就称之为弹性变形。如这种变形在外力撤除后不能排除，就称之为塑性变形或永久变形 。为了保证机械或工程结构能正常工作，就要求每一个构件都具有足够的承担载荷的才能，简称承载才能。构件的承载才能

7、通常由以下3个方面来衡量：(1) 强度：构件抗击破坏断裂或产生显著塑性变形的才能可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 2 页，共 6 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -学习好资料欢迎下载称为强度。构件具有足够的强度是保证其正常工作最基本的要求。例如，构件工作时发生意外断裂或产生显著塑性变形是不容许的。(2) 刚度：构件抗击弹性变形的才能称为刚度。为了保证构件在载荷作用下所产生的变形不超过许可的限

8、度，必需要求构件具有足够的刚度。例如，假如机床主轴或床身的变形过大，将影响加工精度。齿轮轴的变形过大，将影响齿与齿间的正常啮合等。(3) 稳固性：构件保持原有平稳形式的才能称为稳固性。在肯定外力作用下，构件突然发生不能保持其原有平稳形式的现象，称为失稳。构件工作时产生失稳一般也是不容许的。例如，桥梁结构的受压杆件失稳将可能导致桥梁结构的整体或局部塌毁。因此，构件必需具有足够的稳固性。构件的设计，必需符合安全、有用和经济的原就。材料力学的任务是： 在保证满意强度、 刚度和稳固性要求安全、有用 的前提下，以最经济的代价，为构件挑选相宜的材料，确定合理的外形和尺寸，并供应必要的理论基础和运算方法。1

9、.2 变形固体的基本假设为了简化性质复杂的变形固体，通常作出如下基本假设：(1) 续性假设：即认为材料无间隙的分布于物体所占的整个空间中。依据这一假设，物体内因受力和变形而产生的内力和位移都将是连续的，因而可以表示为各点坐标的连续函数，从而有利于建立相应的数学模型。(2) 匀称性假设：即认为物体内各点处的力学性能都是一样的，不随点的位置而变化。按此假设，从构件内部任何部位所切取的微元体，都具有与构件完全相同的力学性能。同样，通过试样所测得的材料性能，也可用于构件内的任何部位。应当指出，对于实际材料，其基本组成部分的力学性能往往存在不同程度的差异，但是，由于构件的尺寸远大于其基本组成部分的尺寸，

10、依据统计学观点，仍可将材料看成是匀称的。(3) 各向同性假设：即认为材料沿各个方向上的力学性能都是相同的。我们把具有这种属性的材料称为各向同性材料，如低碳钢、铸铁等。在各个方向上具有不同力学性能的材料就称为各向异性材料，如由增强纤维碳纤维、玻璃纤维等与基体材料 环氧树脂、陶瓷等制成的复合材料。本书仅争论各向 同性材料的构件。按此假设，我们在运算中就不用考虑材料力学性能的方向性，而可沿任意方位从构件中截取一部分作为争论对象。1.4 内力、截面法和应力的概念构件在未受外力作用时，其内部各质点之间即存在着相互的力作用，正是由于这种“固有的内力”作用，才能使构件保持肯定的外形。当构件受到外力作用而变形

11、时，其内部各质点可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 3 页，共 6 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -学习好资料欢迎下载的相对位置发生了转变，同时内力也发生了变化，这种引起内部质点产生相对位移的内力，即由于外力作用使构件产生变形时所引起的“附加内力”，就是材料力学所争论的内力。当外力增加，使内力超过某一限度时，构件就会破坏，因而内力是争论构件强度问题的基础。为了显示和确定构件的内力，可假象的用

12、一平面将构件截分为 A 、B 两部分 下图 ，任取其中一部分为争论对象例如 A部分 ，并将另一部分例如 B部分 对该部分的作用以截开面上 的内力代替。由于整个构件处于平稳状态，其任一部分也必定处于平稳状态， 故只需考虑 A 部分的平稳， 依据理论力学的静力平稳条件，即可由已知的外力求得截面上各个内力重量的大小和方向。同样，也可取B 部分作为争论对象，并求得其内力重量。明显， B部分在截开面上的内力与A 部分在截开面上的内力是作用力与反作用力，它们是等值反向的。上述这种假想的用一平面将构件截分为两部分，任取其中一部分为争论对象，依据静力平稳条件求得截面上内力的方 法，称为截面法。其全部过程可以归

13、纳为如下3 个步骤：(1) 在需求内力的截面处，假想的用一平面将构件截分为两部分，任取其中一部分为争论对象。(2) 在选取的争论对象上，除保留作用于该部分上的外力外，仍要加上弃去部分对该部分的作用力，即截开面上的内力。(3) 由理论力学的静力平稳条件，求出该截面上的内力。必需指出，在运算构件内力时，用假想的平面把构件截开之前，不能随便应用力或力偶的可移性原理，也不能随便应用静力等效原理这是由于外力移动之后，内力及变形也会随之发生变化。一般情形下，内力在截面上并不是匀称分布的。为了描述内力系在截面上各点处分布的强弱程度，我们需引入内力集度分布内力集中的程度 即应力的概念。如下图所示， 在受力构件

14、截面上任一点K 的四周取一微小面积 A ，并设作用于该面积上的内力为F ，就 A上分布内力的平均集度为：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 4 页，共 6 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -学习好资料欢迎下载Pm称为 A上的平均应力。由于截面上的内力一般并非均匀分布，因而平均应力 pm 之值及其方向将随所取A 的大小而异。为了更精确的描述点K 的内力分布情形，应使A 趋于零，由此所得平均应力m

15、 p 的极限值，称为点K 处的总应力 或称全应力 ，并用 p 表示，即1.5 变形与应变在外力作用下，构件内各点的应力一般是不同的，同样， 构件内各点的变形程度也不相同。为了争论构件的变形，可设 想将构件分割成很多微小的正六面体当六面体的边长趋于无限小时称为单元体，构件的变形可以看作是这些单元体变形累积的结果。而单元体的变形只表现为边长的转变与直角的转变 两种。为了度量单元体的变形程度，人们定义了线应变与切应 变两个物理量。线应变是指单元体棱边长度的相对变化量，通常用表示。切应变是指单元体两条相互垂直的棱边所夹直角的转变量，也称为剪应变或角应变，用表示。1.6 杆件变形的基本形式工程实际中的构

16、件是各种各样的， 但按其几何特点大致可以简化为杆、 板、壳和块体等。 本书所争论的只是其中的杆件。所谓杆件是指其长度远大于其横向尺寸的构件。杆件在不同的外力作用下，其产生的变形形式各不相同，但通常可以归结为以下四种基本变形形式以及它们的组合变形形式。1. 轴向拉伸或压缩杆件受到与杆轴线重合的外力作用时，杆件的长度发生伸长或缩短，这种变形形式称为轴向拉伸或压缩。2. 剪切在垂直于杆件轴线方向受到一对大小相等、方向相反、作用线相距很近的力作用时，杆件横截面将沿外力作用方向发生错动 或错动趋势 ，这种变形形式称为剪切。机械中常用的连接件，如键、销钉、螺栓等都产生剪切变形。3. 扭转在一对大小相等、转

17、向相反、作用面垂直于直杆轴线的外力偶作用下，直杆的任意两个横截面将发生绕杆件轴线的相对可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 5 页，共 6 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -学习好资料欢迎下载转动，这种变形形式称为扭转。工程中常将发生扭转变形的杆件称为轴。如汽车的传动轴、电动机的主轴等的主要变形，都包含扭转变形在内。4. 弯曲在垂直于杆件轴线的横向力，或在作用于包含杆轴的纵向平面内的一对大小相等、方向相反的力偶作用下，直杆的相邻横截面将绕垂直于杆轴线的轴发生相对转动，杆件轴线由直线变为曲线，这种变形形式称为弯曲图5.6e 。如桥式起重机大梁、列车轮轴、车刀等的变形，都属于弯曲变形。凡是以弯曲为主要变形的杆件，称为梁。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 6 页，共 6 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载