材料力学教案.docVIP

绪论 一、教学要求： 1．了解材料力学的任务； 2．理解对变形固体的基本假设； 3．理解内力、应力、应变等基本概念； 4．了解杆件变形的基本形式。 二、基本内容 1、材料力学的任务 材料力学主要研究固体材料的宏观力学性能，构件的应力、变形状态和破坏准则，以解决杆件或类似杆件的物件的强度、刚度和稳定性等问题，为工程设计选用材料和构件尺寸提供依据。 材料的力学性能：如材料的比例极限、屈服极限、强度极限、延伸率、断面收缩率、弹性模量、横向变形因数、硬度、冲击韧性、疲劳极限等各种设计指标。它们都需要用实验测定。 构件的承载能力：强度、刚度、稳定性。 构件：机械或设备，建筑物或结构物的每一组成部分。 强度：构件抵抗破坏（断裂或塑性变形）的能力。 刚度——构件抵抗变形的能力。 稳定性——构件保持原来平衡形态的能力。 2、变形固体的性质及基本假设 变形固体——在外力作用下发生变形的物体。 基本假设： 1) 连续性假设：认为组成固体的物质不留空隙地充满了固体的体积。（某些力学量可作为点的坐标的函数） 2) 均匀性假设：认为固体内到处有相同的力学性能。 3) 各向同性假设：认为无论沿任何方向固体的力学性能都是相同的。 3、杆件变形的基本形式 基本变形 1.?轴向拉伸或压缩：在一对其作用线与直杆轴线重合的外力作用下，直杆在轴线方向发生的伸长或缩短变形。 2.?剪切：在一对相距很近的、大小相同、指向相反的横向外力作用下，直杆的主要变形是横截面沿外力作用方向发生相对错动。 3．扭转：在一对转向相反、作用面垂直于直杆轴线的外力偶作用下，直杆的相邻横截面将绕轴线发生相对转动。 ? 4．弯曲：在一对转向相反、作用面在杆件纵向平面内的外力偶作用下，直杆的相邻横截面将绕垂直杆轴线的轴发生相对转动。 ? 组合变形：当杆件同时发生两种或两种以上基本变形时称为组合变形。 三、重点难点及教学提示 重点：材料力学的任务；变形固体的概念及其基本假设；变形的基本形式。 在讲述本章的内容时，注意强调基本概念，加深理解。 四、作业布置 第二章 轴向拉伸和压缩 一、学习要求 1. 正确应用杆件拉压正应力公式和变形公式，能熟练地进行拉压问题的强度和刚度分析。 2. 了解应力集中现象和圣维南原理。 3. 能正确计算简单桁架结点的位移。 4. 能正确分析和计算简单拉压超静定问题。 5. 能正确分析和计算装配应力和温度应力问题。 二、基本内容： 1、轴向拉伸或压缩时横截面上的内力 （1）内力：由外力作用引起的构件内部相互之间的作用力。 （2）截面法：截面法是求内力的一般方法，在需求内力的截面处，用一假想平面，沿该截面将杆件截开，取其一部分，将弃去部分对留下部分的作用，代之以内力，然后考虑留下部分的平衡，由平衡条件求出该截面上的内力。 （3）轴力：因为外力与轴线重合，故分布内力系的合力作用线必然与轴线重合，若设为，称为轴力。 轴力符号规定：拉为正，压为负。 2．轴向拉伸或压缩时横截面上的应力 （1）应力的定义：内外力作用引起的应力密度。 （2）横截面应力计算公式 3．直杆轴向拉伸或压缩时斜截面上的应力 4．材料拉伸时的力学性能 低碳钢（Q235）拉伸时的力学性能 （1）变形的四个阶段：弹性阶段、屈服阶段、强化阶段、颈缩阶段 （2）力学性能指标 比例极限σp——应力和应变成正比时的最高应力值 弹性极限σe——只产生弹性变形的最高应力值 屈服极限σs——应力变化不大，应变显著增加时的最低应力值 强度极限σb ——材料在断裂前所能承受的最大应力值 弹性指标：弹性模量 延伸率和断面收缩率： 试件拉断后，弹性变形消失，而塑性变形保留下来。 延伸率： 断面收缩率： 卸载定律及冷作硬化 试件若拉到强化阶段，如d点卸载，则沿（dd′）直线变化，短期内再加载，仍然沿（dd′）直线上升，说明比例极限提高，而延伸率降低，这种现象称为冷作硬化现象。 5．轴向拉伸（压缩）时的变形与位移 （1）变形的定义：受力物体形状改变时，两点之间线距离或两正交直线之间夹角的改变。前者称为线应变，后者称为角变形。 （2）轴向拉压时的变形 纵向变形 纵向应变 虎克定律 泊松比 泊松比恒为正值 6．强度条件  　①强度校核： 强度计算 　②设计截面： 　③确定许用载荷： 三、重点、难点和教学提示 1. 横截面上的正应力均布，切应力为零；横截面上的正应力是所有可能截面上的正应力的最大值。斜截面上正应力与切应力也都是均布的，45°截面上的切应力是所有可能截面上的切应力的最大值。在任何平行于轴线的面（包括平面和曲面）上，既无正应力又无切应力。 2. 注意正应力公式的适用范围，尤其要重视应力集中现象。