机械基础 教学课件 作者 韩朝晖 楼刚民 模块三 材料力学.pptVIP

模块三 材料力学 (2)剪力和剪切应力: 剪力：在剪切面m-n上, 必存在一个大小相等而方向与F相反的内力Q, 称为剪力。 ?= F Q /A 式中： ?——剪切应力，单位MPa； F Q——剪切面上的剪力，单位N； A——剪切面积，单位mm2。 * * 课题一 拉伸与压缩 3.1 课题二 剪切和挤压 3.2 课题三 圆轴扭转 3.3 课题四 直梁的弯曲 3.4 模块三 材料力学 1.杆件的基本变形形式 工程中折大多数构件，如轴、丝杆、螺栓等都是轴向尺寸远大于横向尺寸的构件，材料力学中把这类构件称为杆，轴线是曲线的杆，称为曲标。轴线是直线的杆，则称为直杆，材料力学研究的主要对象是直杆。 任务一 构件的承载能力 课题一 拉伸与压缩 3.1 模块三 材料力学 2. 承载能力指标 为了保证机械或结构在载荷作用下能正常工作，必须要求每个构件都具有足够的承受载荷的能力，简称承载能力，其承载能力可主要从以下三个方面衡量。 （1）足够的强度：把构件抵抗破坏的能力称为强度。 （2）足够的刚度：把构件抵抗变形的能力称为刚度。 （3）足够的稳定性：杆件受压时能够保持其原有直线平衡状态的能力称为压杆稳定性。 综上所述，为了保证构件能安全、正常地工作，构件必须具有足够的承载能力，即具有足够的强度、刚度和稳定性。 模块三 材料力学 1. 内力和截面法 （1）内力的概念： 内力：杆件在外力作用下产生变形，其内部 的一部分对另一部分的作用称为内力。 轴力：拉压杆上的内力又称轴力。 （2）截面法求内力： 截面法：将受外力作用的杆件假想地切开来 用以显示内力，并以平衡条件来确定其合力的 方法，称为截面法。具体方法如右图所示： ① 截开 沿欲求内力的截面，假想把杆件分成两部分。 ② 代替 取其中一部分为研究对象，画出其受力图。 ③ 代替 在截面上用内力代替移去部分对留下部分的作用。 ④ 平衡 列出平衡方程，确定未知的内力的大小和方向。 ?FX=0，得N-F=0 故N=F 任务二 拉伸和压缩 2.拉伸和压缩的概念 拉伸 压缩 拉伸和压缩受力特点是：作用在杆端的两外力（或外力的合力）大小相等，方向相反，作用 线与杆的轴线重合。 变形特点：杆件沿轴线方向伸长或缩短。 模块三 材料力学 模块三 材料力学 3.拉伸（压缩）时材料的力学性质 图1. 低碳钢拉伸变形σ—ε曲线 图2. 灰铸铁拉伸变形σ—ε曲线 (1)碳钢拉伸时的力学性质 低碳钢拉伸变形过程如图1所示低碳钢拉伸变形过程如图1.所示可分为四个阶段 ： ① 弹性阶段 ② 屈服阶段 ③ 强化阶段 ④ 颈缩阶段 (2)铸铁拉伸时的力学性质如图2所示 模块三 材料力学 (3)材料压缩时的力学性质 低碳钢压缩时的σ—ε曲线 铸铁压缩时的σ—ε曲线 从图中可以看出，低碳钢压缩时的弹性模量与拉伸时相同，但由于塑性材料，所以试件 愈压愈扁，可以产生很大的塑性变形而不破坏，因而没有抗压强度极限。 从图中可以看出，铸铁在压缩时其线性阶段不明显，强度极限σb比拉伸时高2~4倍，破坏 突然发生，断口与轴线大致成45°~55°的倾角。由于脆性材料抗压强度高，宜用于制作承压 构件。 模块三 材料力学 4. 许用应力和安全系数 许用应力：在强度计算中，把材料的极限应力除以一个大于1的系数n（称为安全系数），作为构件工作时所允许的最大应力，称为材料的许用应力。用???表示。 ??s?= ?s /n ??b?= ?b /n 式中，n为安全系数。它反映了构件必要的强度储备。 在工程实际中，静载时塑性材料一般取n=1.2~2.5 ；对脆性材料一般取n=2~3.5 。 安全系数也反映了经济与安全之间的矛盾关系。取值过大，许用应力过低，造成材料浪费。反之，取 值过小，安全得不