材料力学基本概念和公式.docx
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1、精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -名师举荐细心整理学习必备第一章绪论第一节材料力学的任务1、组成机械与结构的各组成部分,统称为构件。2、保证构件正常或安全工作的基本要求:a 强度,即抗击破坏的才能。b 刚度,即抗击变形的才能。 c 稳固性,即保持原有平稳状态的才能。3、材料力学的任务:讨论构件在外力作用下的变形与破坏的规律,为合理设计构件供应强度、刚度和稳固性分析的基本理论与运算方法。其次节材料力学的基本假设1、连续性假设:材料无间隙的布满整个构件。2、匀称性假设:构件内每一处的力学性能都相同3、各向同性假设: 构件某一处材料沿各个方向的
2、力学性能相同。木材是各向异性材料。第三节内力1、内力:构件内部各部分之间因受力后变形而引起的相互作用力。2、截面法:用假想的截面把构件分成两部分,以显示并确定内力的方法。3、截面法求内力的步骤:用假想截面将杆件切开,一分为二。取一部分,得到分别体。对分别体建立平稳方程,求得内力。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结4、内力的分类:轴力F N 。剪力FS 。扭矩 T 。弯矩 M可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结第四节应力1、一点的应力:一点处内力的集(中程)度。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结全应力 plimA0F 。正应力 。切应力 。 p2 2A可编
3、辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2、应力单位: Pa (1Pa=1N/m2, 1MPa=1106 Pa, 1GPa=1109 Pa)第五节变形与应变1、变形:构件尺寸与外形的变化称为变形。除特殊声明的以外,材料力学所讨论的对象均为变形体。2、弹性变形:外力解除后能消逝的变形成为弹性变形。3、塑性变形:外力解除后不能消逝的变形,称为塑性变形或残余变形。4、小变形条件:材料力学讨论的问题限于小变形的情形,其变形和位移远小于构件的最小尺寸。对构件进行受力分析时可忽视其变形。5、线应变:l 。线应变是无量纲量,在同一点不同方向线应变一般不同。l可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总
4、结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 1 页,共 18 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 - - - - - - - - - - - -名师举荐细心整理学习必备6、切应变:tan。切应变为无量纲量,切应变单位为rad。第六节杆件变形的基本形式1、材料力学的讨论对象:等截面直杆。2、杆件变形的基本形式:拉伸(压缩) 、扭转、弯曲其次章拉伸、压缩与剪切第一节轴向拉伸(压缩)的特点1、受力特点:外力合力的作用线与杆件轴线重合。2、变形特点:沿杆件的轴线伸长和缩短。其次节拉压杆的内力和应力1、
5、内力:拉压时杆横截面上的为轴力FN。2、轴力正负号规定:拉为正、压为负。3、轴力图三个要求: 上下对齐,标出大小,标出正负。4、横截面上应力:应力在横截面上匀称分布F NA第三节材料拉伸和压缩时的力学性能1、低碳钢拉伸时的应力应变曲线: (见图)低碳钢拉伸应力-应变曲线2、低碳钢拉伸时经过的四个阶段:弹性阶段,屈服阶段,强化阶段,局部变形阶段。3、胡克定律:应力小于比例极限p 时,应力与应变成正比,材料听从胡克定律:E,E 为(杨氏)弹性模量, 是材料常数, 单位与应力相同。钢的弹性模量E=210GPa。4、低碳钢拉伸时四个强度指标:弹性极限e 。比例极限p 。屈服极限s 。强度极限b 。可编
6、辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结5、低碳钢拉伸时两个塑性指标: 伸长率:l0100% 。断面收缩率 lAA1100% A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 2 页,共 18 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 - - - - - - - - - - - -名师举荐细心整理学习必备6、材料分类: 5为脆性材料, 5 为塑性材料。7、卸载定律和冷作硬化:在卸载过程中,应力和应变按直线规
7、律变化。预加塑性变形使材料的比例极限或弹性极限提高,但塑性变形和延长率有所降低。8、名义屈服极限0.2 :对于没有明显屈服阶段的材料,工程上常以卸载后产生残余应变为 0.2%的应力作为屈服强度,称为名义屈服极限0.29、材料压缩时的力学性能:塑性材料的拉压性能相同。脆性材料在压缩时的强度极限远高于拉伸强度极限,脆性材料抗拉性能差,抗压性能好。(如图)低碳钢铸铁第四节失效、许用应力与强度条件1、失效:塑性材料制成的构件显现塑性变形,脆性材料制成的构件显现断裂。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2、许用应力: u, n称为许用应力,构件工作时答应的最大应力值,其中n可编辑资料 - -
8、 - 欢迎下载精品名师归纳总结为安全因数 ,u 为极限应力可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结3、极限应力u:构件失效时的应力,塑性材料取屈服极限s (或0.2 )。脆性材料可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结取强度极限b (或bc ) 。4、拉压时强度条件:F N可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结A5、强度运算: 依据强度条件, 可进行强度校核、 截面设计和确定许可载荷等强度运算。在工程中,假如工作应力略大于 ,其超出部分小于 的 5%,一般仍是答应的。第五节杆件轴向拉压时的变形可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结1、轴向变形: lF N l
9、, EA 为拉压刚度。公式只适用于应力小于比例极限(线可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结EA弹性范畴)。2、横向变形:,称为泊松比,材料常数,对于各向同性材料,00.5 。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 18 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 - - - - - - - - - - - -名师举荐细心整理学习必备可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结3、运算变形的叠加原理:分段叠加:分段求轴力分段求
10、变形求代数和lF N i l i可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结。E i A i分载荷叠加:几组载荷同时作用的总成效,等于各组载荷单独作用产生成效的总和。4、叠加原理适用范畴:材料线弹性(应力与应变成线性关系)小变形。5、用切线代替圆弧求节点位移。第五节杆件轴向拉压时的应变能1、应变能:构件在外载荷作用下发生变形,载荷在相应位移上作了功,因变形而储存的能量称为应变能。忽视动能、热能等能量的变化,在数量上等于外力作功。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2、轴向拉压杆应变能: VW1 FlFl2lFN此公式只适用于线弹性范畴。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归
11、纳总结222EA2EA3、应变能密度:单位体积应变能。4、轴向拉压杆应变能密度:v2第六节拉伸、压缩超静定问题1、静定与超静定的概念: 由静力学平稳方程即可求出全部未知力的问题称为静定问题。只凭静力学平稳方程不能求出全部未知力的问题称为超静定问题。2、超静定次数:超静定次数=未知力数 独立平稳方程数。3、超静定问题的解法:通过变形和谐方程(几何方程)和物理方程来建立补充方程。4、变形和谐方程:也称为变形几何相容方程。结构受力变形后,结构各部分变形必需满意相互和谐的关系。可以通过结构的变形图来建立结构各部分变形之间的关系。5、结构变形图的画法: 如能直接判定出真实变形趋势,就按真实变形趋势画变形
12、图。如不能直接判定出真实变形趋势,就画出任意可能变形图即可。 对于不能判定出真实变形趋势的情形,应设杆子受拉,即内力为正(设正法),如运算结果为负,就说明真实方向与所设方向相反。 杆子受力与变形要一样, 设杆子受拉就应当伸长, 设杆子受压就应当缩短。刚性杆不发生变形。6、超静定结构内力特点:在超静定结构中各杆的内力与各杆刚度的比值有关。刚度越大内力越大。7、温度应力和装配应力: 超静定结构在温度变化时构件内部产生的应力称为温度应力。由于加工误差使实际杆长与设计尺寸不同,超静定结构组装后仍没有受外力时已经存在的应可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - -
13、- - - - - -第 4 页,共 18 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 - - - - - - - - - - - -名师举荐细心整理学习必备力称为装配应力。 温度应力和装配应力问题的解法:与超静定问题解法相同, 在建立变形和谐方程和物理方程时要考虑温度和加工误差的影响。第七节应力集中的概念1、应力集中: 因杆件外形突然变化而引起的局部应力急剧增大的现象,称为应力集中。2、理论应力集中因数:Kmax其中:max 为应力集中截面上最大应力,为同截面上平均应力。3、圣维南原理:用与原力系等效的力系来代替原力系
14、,就除在原力系作用区域内有明显差别外,在离外力作用区域略远处,应力分布与大小不受外载荷作用方式的影响。 (杆端作用力的分布方式,只影响杆端局部范畴的应力分布,影响区的轴向范畴约离杆端 12 个杆的横向尺寸。)第八节剪切和挤压的有用运算F S1、剪切的有用运算:A可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2、挤压的有用运算:FbsAbs ,Abs称为运算挤压面,受压面为圆柱面时,取圆柱面可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结的投影面积运算,Abstd 。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结第三章扭 转第一节圆轴扭转时横截面上的内力和应力1、扭转时的内力:扭矩T,2、扭
15、矩的正负规定:以右手螺旋法就,沿截面外法线方向为正,反之为负。3、切应力互等定理:在两个相互垂直的面上,切应力必定成对显现,且数值相等,两者都垂直于两平面的交线,其方向为共同指向或共同背离该交线。4、剪切胡克定律:可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结G5、材料常数间的关系:其中: G 为剪切弹性模量,材料常数。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结GE21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 18 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资
16、料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -名师举荐细心整理学习必备6、圆轴扭转时横截面上的应力:TI p可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结其中:Ip为极惯性矩, I p2dA,是距轴线的径向距离。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结A7、圆轴扭转时横截面上切应力分布规律:横截面上任意一点切应力大小与该点到圆心的距离成正比(按线性规律分布) ,最大切应力发生在圆截面边缘上。8、最大扭转切应力:最大切应力发生在圆截面边缘上。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结TmaxWt其中: WtI p称为抗扭截面系数。R可编辑资料 - - -
17、 欢迎下载精品名师归纳总结9、圆和空心圆截面的极惯性矩和抗扭截面系数:dI4Wd 3可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结p32t16可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结4I pD14 32WD 3 14 t16可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结其次节圆轴扭转时强度条件1、圆轴扭转的强度条件:TmaxmaxWt2、许用切应力:unu称为极限切应力,塑性材料取剪切屈服极限,脆性材料取强度极限。3、许用切应力与许用正应力间关系:可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结塑性材料: 0.5 0.6可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 -
18、 - - 欢迎下载精品名师归纳总结脆性材料:可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结第三节圆轴扭转变形与刚度条件1、圆轴扭转变形:扭转角可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 6 页,共 18 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 - - - - - - - - - - - -名师举荐细心整理学习必备可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结Tl GI P其中: GI P称为圆轴的抗扭刚度。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归
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