第一章材料力学概述。
1. 力偶——这种由两个大小相等,方向相反且不共线的平行力组成的力系,称为力偶。力偶的两力之间的垂直距离d称为力偶臂,力偶所在的平面称为力偶的作用面。 力和力偶是静力学里两个基本要素。
力与力偶臂的乘积称为力偶矩,记作m(f,f’),简记为m。
2. 材料力学的研究内容分属两个学科:第一个学科是固体力学,即研究物体在外力作用下的应力、变形和能量,统称为应力分析,(但是材料力学所研究的仅限于杆、轴、梁等物体,其几何特征是纵向尺寸(长度)远大于横向(横截面)尺寸,这类物体统称为杆或杆件第二个学科是材料科学中的材料的力学行为,即研究材料在外力和温度作用下所表现出的力学性能和失效行为。(但是材料力学所研究的仅限于材料的宏观力学行为,不涉及材料的微观机理)
3. 杆件的四种基本受力和变形形式:一、拉伸或压缩。
二、剪切。三、扭转。
四、弯曲实际杆件的受力不管多么复杂,在一定的条件下,都可以简化为基本受力形式的组合。
4. 工程上将承受拉伸的杆件统称为拉杆,简称杆;受压杆件称为压杆或柱;承受扭转或主要承受扭转的杆件统称为轴;承受弯曲的杆件统称为梁。
5. 工程设计的任务之一就是保证结构和构件具有足够的强度、刚度和稳定性。
6. 强度——是指构件或零部件在确定的外力作用下,不发生破坏或过量塑性变形的能力。
7. 刚度——是指构件或零部件在确定的外力作用下,其弹性变形或位移不超过工程允许范围的能力。
8. 稳定性——是指构件或零部件在某些受力形式下其平衡形式不会发生突然转变的能力。
9. 研究过程中对材料进行各向同性假定和均匀连续性假定。
10. 胡克定律——材料在弹性变形范围内,力与变形成正比的规律。
11. 应力——分布内力在一点的集度,称为应力。 作用线垂直于截面的应力称为正应力作用线位于截面内的应力称为剪应力或切应力。
12. 应力与应变之间的物性关系:在弹性范围内,对于只承受单方向正应力或承受剪应力的微元体,正应力与正应变以及剪应力与剪应变存在着线性关系。
第二章轴向荷载作用下杆件的材料力学问题。
1.轴力图——当所有外力均沿杆的轴向方向作用时,杆的横截面上只有轴力fn一种内力分量,表示轴力沿杆方向变化的图形,称为轴力图。
2.轴向载荷作用下杆件横截面上的应力 σ=fn/a fn是横截面上的轴力;a为横截面面积;σ为横截面上的正应力。
3.强度设计——是指杆件中的最大应力限制在允许的范围内,以保证杆件正常工作,不仅不发生强度失效,而且还要具有一定的安全裕度。
对于拉伸与压缩杆件,也就是杆件中的最大正应力满足:σmax≤[σ这一表达式称为轴向载荷作用下杆件的强度设计准则,又称强度条件。(其中[σ]称为许用应力,与杆件的材料力学性能以及工程对杆件安全裕度的要求有关,由下式确定:
[σo/n 式中,σo为材料的极限应力或危险应力,由材料的拉伸实验确定。n 为安全因数,对于不同的机器和结构在相应的设计规范中有不同的规定。)
4.轴向载荷作用下的变形分析与计算。
实验结果表明:如果所施加的载荷使杆件的变形处于弹性范围内,则杆的伸长量δι与杆所承受的轴向载荷成正比,写成关系式:διfnι/ea 这就是描述弹性范围内杆件承受轴向载荷时力与变形的胡克定律。
e为杆材料的弹性模量,它与正应力具有相同的单位。+号表示伸长变形,-号表示缩短变形由正应变:εx=δι和正应力公式得:
εx= σx/e
5.杆件承受轴向载荷时,除了轴向变形外,在垂直于杆件轴线方向也同时产生变形,称为横向变形。实验结果表明:若在弹性范围内加载,轴向应变εx
与横向应变εy之间存在下列关系:εy=-νx 其中ν为材料的一个弹性常数称为泊松比。
6.几何形状不连续处应力局部增大的现象,称为应力集中。
应力集中的程度用应力集中因数描述。应力集中处横截面上的应力最大值与不考虑应力集中时的应力值(称为名义应力)之比,称为应力集中因数。用k表示(没有完全理解)
第三章轴向载荷作用下材料的力学性能。
1. 应力—应变曲线——通过拉伸与压缩实验,可以测得材料在轴向载荷作用下从开始受力到最后破坏的全过程中应力和变形之间的关系曲线,称为应力—应变曲线。(由实验过程中的载荷和变形(fn—δι通过公式换算出应力σ和应变εx得到应力—应变曲线)
2. 弹性模量——应力—应变曲线上的初始阶段通常都有一直线段,称为线性弹性区,在这一区段内应力与应变成正比关系,其比例常数,即直线的斜率称为材料的弹性模量。(用e来表示)
3. 比例极限——应力—应变曲线上线弹性区的最高应力值称为比例极限。(用 σp表示)
4. 随载荷的卸除完全恢复至初始状态的变形称为弹性变形。 弹性变形区的最高应力值称为弹性极限。 当载荷完全卸除后,只有一部分变形随之恢复,仍有一部分变形不能恢复,这部分不能恢复的变形称为永久变形或塑性变形。
5. 一些材料,特别是常用的结构钢的应力—应变曲线中存在一段水平的台阶,此阶段的特点是dσ/dε=0,即应力不增加而应变继续增加,这种现象称为材料的屈服,或者称为流动。应力—应变曲线上的平台称为屈服平台,这时候的应力称为屈服应力或屈服强度。
6. 对于没有明显屈服平台的材料,工程上通常规定产生0.2%塑性应变所对应的应力值作为屈服应力,称为条件屈服应力。
7. 具有明显屈服阶段或破裂时有明显塑性变形的材料称为韧性材料。
8. 发生断裂前没有明显的塑性变形,这类材料称为脆性材料。如铸铁,陶瓷。
9. 使材料完全丧失承载能力的最大应力称为强度极限。对于脆性材料,试样发生破断时的应力为其强度极限。对于韧性材料,发生颈缩时的应力为其强度极限。
10. 韧性指标:一,延伸率是度量材料韧性的重要指标,用δ表示,定义为δ=δo=(ιb-ιo)/ιo×100% 其中ιo为实验前试样上的标距;ιb为试样破断后的长度。 工程上一般认为 δ≥5%的材料为韧性材料,δ≤5%的材料为脆性材料。
二,截面收缩率也是度量材料韧性的一种指标,用ψ表示的,定义为 ψ=ab-ao)/ao×100% 其中ao为实验前试样上的横截面面积;ab为试样破断后的横截面面积。
材料力学总结
4.局部变形阶段。5.伸长率和断面收缩率 d 5 塑性材料 d 5 脆性材料。9 对于无明显屈服阶段塑性材料,规定以塑性应变 s 0.2 所对应的应力作为屈服极限指标,记作 0.2 10 铸铁抗压性能远远大于抗拉性能,断裂面为与轴向大致成45度 55度的滑移面破坏。11 应变能 弹性体在外力作用下,...
材料力学总结
材料力学阶段总结。一。材料力学的一些基本概念。1.材料力学的任务 解决安全可靠与经济适用的矛盾。研究对象 杆件。强度 抵抗破坏的能力。刚度 抵抗变形的能力。稳定性 细长压杆不失稳。2.材料力学中的物性假设。连续性 物体内部的各物理量可用连续函数表示。均匀性 构件内各处的力学性能相同。各向同性 物体内...
材料力学总结
第一章绪论及基本概念。1.荷载 结构物和机械通常都受到各种力的作用,这些力称为荷载。2.构件正常工作时应满足的要求 1 强度 在荷载作用下,构件应不至于破坏 断裂或失效 即应具有足够的强度 2 刚度 在荷载作用下,构件所产生的变形应不超过工程上允许的范围,即应具有足够的刚度 3 稳定性 承受荷载作用...