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1、3 拉伸与压缩拉伸与压缩3.2 内力的求取方法内力的求取方法3.3 应力与强度条件应力与强度条件3.4 材料的变形与虎克定律材料的变形与虎克定律3.5 材料的力学性能材料的力学性能3.1 材料力学的内涵材料力学的内涵本章所要解决的问题：本章所要解决的问题：3.6 材料的其它力学性能指标材料的其它力学性能指标强强度度(Strength) 稳定性定性(Stability)刚度度(Stiffness) 3.1 材料力学需要解决的问题材料力学需要解决的问题Stability of Structures压过了压过了?材料力学的基本假定材料力学的基本假定1 小变形小变形2 材料连续均匀材料连续均匀3 材料
2、各向同性材料各向同性连续均匀均匀小小变形形各向同性各向同性实际工程构件能满足吗?Atrium Structure小小变形形ExcavatorCar Chassis连续均匀各向同性材料力学的研究对象材料力学的研究对象杆杆板板柱柱1）拉）拉-压2）剪切）剪切四种基本的变形四种基本的变形3）扭）扭转4）弯曲）弯曲3.2 内力和截面法内力和截面法外力：物体对构件的作用，如约束反力、主动力外力：物体对构件的作用，如约束反力、主动力;内力：构件一部分与相邻部分之间的相互作用力内力：构件一部分与相邻部分之间的相互作用力;轴力图：拉力画在轴的上侧，压力画在轴的轴力图：拉力画在轴的上侧，压力画在轴的下测下测。截
3、面法：假想将杆件切开，使内力转化为外力，截面法：假想将杆件切开，使内力转化为外力，运用静力平衡条件求出截面上内力的方法。运用静力平衡条件求出截面上内力的方法。例例1例2123今日习题今日习题:3-1,3-2,3-43.3 应力及强度条件一. 应力的基本概念定义：定义：SN/A 表示单位截面上所受的力。表示单位截面上所受的力。规定：应力方向与截面垂直为正应力规定：应力方向与截面垂直为正应力 应力方向与截面平行为剪应力应力方向与截面平行为剪应力直杆拉伸时斜截面上的应力直杆拉伸时斜截面上的应力则横截面上的正应力为： 设与横截面成夹角的斜截面k-k的面积为由左段的平衡可知 斜截面k-k上的应力:把f分
4、解成垂直于斜截面的正应力和剪应力斜截面上应力的特点：斜截面上应力的特点：(1) 当=0时，斜截面k-k成为垂直于轴线的横截面，达到最大值，而为最小值=0；(2) 当=90o时， 达到最大值, = /2。二二 .强度条件强度条件危险应力危险应力0：构件开始破坏时的应力。构件开始破坏时的应力。强度条件：强度条件：max0考虑实际情况及必要强度储备取：考虑实际情况及必要强度储备取：max：取许用应力取许用应力的理由：的理由：1 ）补偿构件实际工作情况与设计计算）补偿构件实际工作情况与设计计算时所设想的条件不一致。时所设想的条件不一致。2 ）必要的强度储备。）必要的强度储备。根据强度条件可完成三根据强
5、度条件可完成三件工作：件工作：1) 强度校核：强度校核：maxN/3) 确定许可工作载荷：确定许可工作载荷：N A例3. 气缸盖用根径为20mm的8个螺栓与气缸体联接，如图所示。螺栓材料的许用应力=100Mpa，气缸体内径Di=600mm，试求气缸内允许的最大压力p（不考虑螺栓的预紧力）。 每个螺栓内径的横截面积为每个螺栓的许可轴力为 8个螺栓所承受的总载荷为 即气缸盖所受最大即气缸盖所受最大载荷荷为251.2KN。因此，缸内最大允许的压力为: 气缸盖的受力面积为:今日习题今日习题:3-6,3-7,3-93.4 材料的变形和虎克定律材料的变形和虎克定律定义应变：定义应变：截面收缩率：截面收缩率
6、：泊松系数泊松系数:物理中物理中虎克定律虎克定律将上式两边除以截面积将上式两边除以截面积A，则：则：E称为材料的弹性模量，表示材料抵抗弹性变形称为材料的弹性模量，表示材料抵抗弹性变形的能力。的能力。3.5 材料的力学性能材料的力学性能一) 材料的强度及测定(GB228-2002)金属拉伸试验试样金属拉伸试验试样 国家标准规定：国家标准规定：l=10d和和l=5d拉伸时载荷与伸长量曲线拉伸时载荷与伸长量曲线F F l lF F拉伸时应力与应变曲线拉伸时应力与应变曲线二二)其它材料拉伸应力应变曲线其它材料拉伸应力应变曲线塑性材料拉伸应力应变曲线塑性材料拉伸应力应变曲线E脆性材料拉伸应力应变曲线脆性
7、材料拉伸应力应变曲线0.8/%5004003002001000玻璃钢0.41.2 /MPa0.2灰口铸铁三三) 压缩时的应力应变曲线压缩时的应力应变曲线 塑性材料的应力应变曲线塑性材料的应力应变曲线3.6 材料的其它力学性能指标材料的其它力学性能指标 前面所测试的材料强度实际上只有在实验室条件下测得的，工程构件的受力是多样和复杂的，其受力可能为外载应力、变形应力和交变应力，材料的强度还与温度等因素存在密切的关系。冲击韧性是指材料抵抗冲击载荷的能力冲击韧性是指材料抵抗冲击载荷的能力, a aK(J/cm2)3.6 材料的其它力学性能指标材料的其它力学性能指标冲击冲击3.6 材料的其它力学性能指标
8、材料的其它力学性能指标硬度硬度硬度表示其它物体对它表面局部压入的能力。硬度表示其它物体对它表面局部压入的能力。A. 布氏硬度布氏硬度瑞典工程师瑞典工程师T.A.Brinell于于1900年提出年提出B. 洛氏硬度由美国人Rockwell 于1919年提出。用金刚石圆锥体或硬度钢球做压头，根据试样的压痕深度来表示硬度高低。常见有：HRAHRBHRC常用的有HRA、HRB、HRC三个等级hh1120oPoPho3.6 材料的其它力学性能指标材料的其它力学性能指标 温度的影响温度的影响高温下的蠕变高温下的蠕变低温下的脆性低温下的脆性3.6 材料的其它力学性能指标材料的其它力学性能指标疲劳疲劳强度决定
9、于强度决定于1） 交变应力的最大值交变应力的最大值2） 循环次数循环次数3） 交变应力的特征交变应力的特征-131N1N2N301SN223456材料的疲劳曲线(S-N曲线)03.6 材料的其它力学性能指标材料的其它力学性能指标 应力集中应力集中应力集中的表达应力集中的表达应力集中系数的定义：应力集中系数的表达：应力集中的效果与材料性能间的关系应力集中的效果与材料性能间的关系 典型材料的应力应变曲线典型材料的应力应变曲线自然科学与社会科学的相似性自然科学与社会科学的相似性来检查我的总统府！如何发展? 美国攻打伊拉克，亡国了？材料屈服材料断裂 我国政府的立场：伊拉克事务应由伊拉克人民决定！（大国风范）如何降低应力集中？如何降低应力集中？止裂孔非常管用止裂孔非常管用!F117战机止裂孔！本章要点本章要点:本章内容为材料力学的基础内容，重点思考的问题为：1）材料力学的基本假定与实际工程构件的差异；2）材料力学的研究对象是什么？3）材料常见的力学性能指标是什么？4）影响材料性能的因素有哪些？5）工程上如何减轻应力集中对构件强度的影响？少上网吧！少上网吧！多参加体育运动！多参加体育运动！
