劉鴻文版材料力學(xué)課件全套1

1、材料力學(xué)劉鴻文主編 高等教育出版社,,,目錄,理論力學(xué)是研究物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)一般規(guī)律的科學(xué)。材料力學(xué)是研究構(gòu)件在外力作用下變形和破壞規(guī)律的科學(xué)。,緒 論,材料力學(xué)是機(jī)械類(lèi)、土木類(lèi)等各專(zhuān)業(yè)的一門(mén)技術(shù)基礎(chǔ)課，是固體力學(xué)的一個(gè)分支。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生對(duì)材料力學(xué)的基本概念、基本理論、基本分析方法有明確的認(rèn)識(shí)，掌握一定的計(jì)算能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，能?duì)簡(jiǎn)單的力學(xué)問(wèn)題進(jìn)行定量或定性分析，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下牢固的基礎(chǔ)。,材料力學(xué)的性質(zhì),,

2、材料力學(xué)的學(xué)習(xí)方法,掌握三個(gè)基本：基本概念 基本理論 基本方法培養(yǎng)三種能力: 獲取知識(shí)的能力 運(yùn)用知識(shí)的能力 創(chuàng)新知識(shí)的能力,預(yù)、聽(tīng)、讀、練、結(jié)。,材料力學(xué)的考核,課程學(xué)時(shí)：64課內(nèi)外學(xué)時(shí)比：1：1.5課程教材：材料力學(xué)---劉鴻文第五版課程參考書(shū)：1、單輝祖主編：《材料力學(xué)Ⅰ》，高等教育

3、出版社，2009年7月第三版2、孫訓(xùn)芳主編，《材料力學(xué)》，高等教育出版社，2009年第7版第五版 課程成績(jī)：筆試成績(jī)（ 50% ）卷一、二。 平時(shí)成績(jī)（ 50% ）考勤聽(tīng)課10% ，作業(yè)10% ，單元測(cè)驗(yàn)30% 。,第一章 緒 論,,,目錄,第一章 緒論,,,§1.1 材料力學(xué)的任務(wù)§1.2 變形固體的基本假設(shè)§1.3 外力及其分類(lèi)§1

4、.4 內(nèi)力、截面法及應(yīng)力的概念§1.5 變形與應(yīng)變§1.6 桿件變形的基本形式,目錄,§1.1 材料力學(xué)的任務(wù),傳統(tǒng)具有柱、梁、檁、椽的木制房屋結(jié)構(gòu),古代建筑結(jié)構(gòu),,,目錄,建于隋代（605年）的河北趙州橋橋長(zhǎng)64.4米，跨徑37.02米，用石2800噸,一、材料力學(xué)與工程應(yīng)用,古代建筑結(jié)構(gòu),建于遼代（1056年）的山西應(yīng)縣佛宮寺釋迦塔,塔高9層共67.31米，用木材7400噸,900多年來(lái)歷經(jīng)數(shù)

5、次地震不倒，現(xiàn)存唯一木塔,,,目錄,§1.1 材料力學(xué)的任務(wù),四川彩虹橋坍塌,,,目錄,§1.1 材料力學(xué)的任務(wù),美國(guó)紐約馬爾克大橋坍塌,比薩斜塔,§1.1 材料力學(xué)的任務(wù),,,目錄,§1.1 材料力學(xué)的任務(wù),1、構(gòu)件：工程結(jié)構(gòu)或機(jī)械的每一組成部分。 （例如：行車(chē)結(jié)構(gòu)中的橫梁、吊索等）,理論力學(xué)—研究剛體，研究力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系。,材料力學(xué)—研究變形體，研究力與變形的關(guān)系。,二、基本概念

6、,2、變形：在外力作用下，固體內(nèi)各點(diǎn)相對(duì)位置的改變。(宏觀上看就是物體尺寸和形狀的改變）,3、內(nèi)力：構(gòu)件內(nèi)由于發(fā)生變形而產(chǎn)生的相互作用力。（內(nèi)力隨外力的增大而增大）,強(qiáng)度：在載荷作用下，構(gòu)件抵抗破壞的能力。,剛度：在載荷作用下，構(gòu)件抵抗變形的能力。,塑性變形(殘余變形)— 外力解除后不能消失,彈性變形 — 隨外力解除而消失,｛,§1.1 材料力學(xué)的任務(wù),,,目錄,§1.1 材料力學(xué)的任務(wù),4、穩(wěn)定性：

7、 在載荷作用下，構(gòu)件保持原有平衡狀態(tài)的能力。,強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性是衡量構(gòu)件承載能力的三個(gè)方面，材料力學(xué)就是研究構(gòu)件承載能力的一門(mén)科學(xué)。,,,目錄,研究構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性,還需要了解材料的力學(xué)性能。因此在進(jìn)行理論分析的基礎(chǔ)上，實(shí)驗(yàn)研究是完成材料力學(xué)的任務(wù)所必需的途徑和手段。,,,目錄,§1.1 材料力學(xué)的任務(wù),材料力學(xué)的任務(wù)就是在滿足強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性的要求下，為設(shè)計(jì)既經(jīng)濟(jì)又安全的構(gòu)件，提供必要的理論基礎(chǔ)和計(jì)算方法。,三、

8、材料力學(xué)的任務(wù),若：構(gòu)件橫截面尺寸不足或形狀不合理,或材料選用不當(dāng),___ 不滿足上述要求, 不能保證安全工作.,若：不恰當(dāng)?shù)丶哟髾M截面尺寸或選用優(yōu)質(zhì)材料,___ 增加成本,造成浪費(fèi),構(gòu)件的分類(lèi)：桿件、板殼*、塊體*,§1.1 材料力學(xué)的任務(wù),,,材料力學(xué)主要研究桿件,等截面直桿,——等直桿,四、材料力學(xué)的研究對(duì)象,直桿—— 軸線為直線的桿,曲桿—— 軸線為曲線的桿,{,{,目錄,,,§1.2 變

9、形固體的基本假設(shè),1、連續(xù)性假設(shè)：認(rèn)為整個(gè)物體體積內(nèi)毫無(wú)空隙地充滿物質(zhì),在外力作用下，一切固體都將發(fā)生變形，故稱(chēng)為變形固體。在材料力學(xué)中，對(duì)變形固體作如下假設(shè)：,,,目錄,灰口鑄鐵的顯微組織,球墨鑄鐵的顯微組織,2、均勻性假設(shè)：認(rèn)為物體內(nèi)的任何部分，其力學(xué)性能相同,§1.2 變形固體的基本假設(shè),普通鋼材的顯微組織,優(yōu)質(zhì)鋼材的顯微組織,,,目錄,§1.2 變形固體的基本假設(shè),如右圖，δ遠(yuǎn)小于構(gòu)件的最小尺寸，所以通過(guò)

10、節(jié)點(diǎn)平衡求各桿內(nèi)力時(shí)，把支架的變形略去不計(jì)。計(jì)算得到很大的簡(jiǎn)化。,4、小變形與線彈性范圍,3、各向同性假設(shè)：認(rèn)為在物體內(nèi)各個(gè)不同方向的力學(xué)性能相同,（沿不同方向力學(xué)性能不同的材料稱(chēng)為各向異性材料。如木材、膠合板、纖維增強(qiáng)材料等）,認(rèn)為構(gòu)件的變形極其微小，比構(gòu)件本身尺寸要小得多。,,,目錄,§1.3 外力及其分類(lèi),外力：來(lái)自構(gòu)件外部的力（載荷、約束反力）,按外力作用的方式分類(lèi),,,體積力：連續(xù)分布于物體內(nèi)部各點(diǎn)

11、 的力。如重力和慣性力,表面力：,連續(xù)分布于物體表面上的力。如油缸內(nèi)壁的壓力，水壩受到的水壓力等均為分布力,若外力作用面積遠(yuǎn)小于物體表面的尺寸，可作為作用于一點(diǎn)的集中力。如火車(chē)輪對(duì)鋼軌的壓力等,分布力：,集中力：,目錄,按外力與時(shí)間的關(guān)系分類(lèi),載荷緩慢地由零增加到某一定值后，就保持不變或變動(dòng)很不顯著，稱(chēng)為靜載。,靜載：,動(dòng)載：,載荷隨時(shí)間而變化。,如交變載荷和沖擊載荷,§1.3 外力及其分類(lèi),交變載荷,沖擊載荷,,,目錄,內(nèi)

12、力：外力作用引起構(gòu)件內(nèi)部的附加相互作用力。,求內(nèi)力的方法 — 截面法,,,目錄,§1.4 內(nèi)力、截面法和應(yīng)力的概念,(1)假想沿m-m橫截面將 桿切開(kāi),(2)留下左半段或右半段,(3)將棄去部分對(duì)留下部 分的作用用內(nèi)力代替,(4)對(duì)留下部分寫(xiě)平衡方 程，求出內(nèi)力的值。,,,,FS,M,,目錄,§1.4 內(nèi)力、截面法和應(yīng)力的概念,例如,例 1.1 鉆床,求：截面m-m上的內(nèi)力。,用截面m-m將鉆床截為

13、兩部分，取上半部分為研究對(duì)象，,解：,受力如圖：,§1.4 內(nèi)力、截面法和應(yīng)力的概念,列平衡方程:,,,,目錄,,,,FN,M,,,,目錄,§1.4 內(nèi)力、截面法和應(yīng)力的概念,為了表示內(nèi)力在一點(diǎn)處的強(qiáng)度，引入內(nèi)力集度,即應(yīng)力的概念。,—— 平均應(yīng)力,—— C點(diǎn)的應(yīng)力,應(yīng)力是矢量，通常分解為,— 正應(yīng)力,— 切應(yīng)力,應(yīng)力的國(guó)際單位為 Pa（帕斯卡）,1Pa= 1N/m2,1kPa=103N/m2,1MPa=106N/m

14、2,1GPa=109N/m2,§1.5 變形與應(yīng)變,1.位移,剛性位移；,變形位移。,2.變形,物體內(nèi)任意兩點(diǎn)的相對(duì)位置發(fā)生變化。,取一微正六面體,兩種基本變形：,線變形 —— 線段長(zhǎng)度的變化,角變形 ——線段間夾角的變化,,,目錄,3.應(yīng)變,x方向的平均應(yīng)變：,正應(yīng)變（線應(yīng)變）,§1.5 變形與應(yīng)變,M點(diǎn)處沿x方向的應(yīng)變：,切應(yīng)變（角應(yīng)變）,類(lèi)似地，可以定義,M點(diǎn)在xy平面內(nèi)的切應(yīng)變?yōu)椋?均

15、為無(wú)量綱的量。,,,目錄,§1.5 變形與應(yīng)變,例 1.2,已知：薄板的兩條邊固定，變形后a'b, a'd仍為直線。,解：,,,目錄,求：ab 邊的?m 和 ab、ad 兩邊夾角的變化。,拉壓變形,拉伸（壓縮）、剪切、扭轉(zhuǎn)、彎曲,剪切變形,,,桿件的基本變形：,目錄,§1.6 桿件變形的基本形式,扭轉(zhuǎn)變形,彎曲變形,,,目錄,§1.6 桿件變形的基本形式,第二章 拉伸、壓縮與剪切(

16、1),,,目 錄,第二章 拉伸、壓縮與剪切,目 錄,,,§2.1 軸向拉伸與壓縮的概念和實(shí)例,目 錄,,,§2.1 軸向拉伸與壓縮的概念和實(shí)例,目 錄,,,作用在桿件上的外力合力的作用線與桿件軸線重合，桿件變形是沿軸線方向的伸長(zhǎng)或縮短。,拉（壓）桿的受力簡(jiǎn)圖,§2.1 軸向拉伸與壓縮的概念和實(shí)例,目 錄,受力特點(diǎn)與變形特點(diǎn)：,,,§2.1 軸向拉伸與壓縮的概念和實(shí)例,目 錄,§

17、2.2 軸向拉伸或壓縮時(shí)橫截面上的內(nèi)力和應(yīng)力,,,1、截面法求內(nèi)力,目 錄,(1)假想沿m-m橫截面將 桿切開(kāi),(2)留下左半段或右半段,(3)將棄去部分對(duì)留下部分 的作用用內(nèi)力代替,(4)對(duì)留下部分寫(xiě)平衡方程 求出內(nèi)力即軸力的值,§2.2 軸向拉伸或壓縮時(shí)橫截面上的內(nèi)力和應(yīng)力,,,2、軸力：截面上的內(nèi)力,目 錄,由于外力的作用線與桿件的軸線重合，內(nèi)力的作用線也與桿件的軸線重合。所以稱(chēng)為軸力。,3、軸力正負(fù)號(hào)

18、： 拉為正、壓為負(fù),4、軸力圖：軸力沿桿 件軸線的變化,§2.2 軸向拉伸或壓縮時(shí)橫截面上的內(nèi)力和應(yīng)力,,,已知F1=10kN；F2=20kN； F3=35kN；F4=25kN;試畫(huà)出圖示桿件的軸力圖。,例題2.1,解：1、計(jì)算各段的軸力。,AB段,BC段,CD段,2、繪制軸力圖。,,,,目 錄,§2.2 軸向拉伸或壓縮時(shí)橫截面上的內(nèi)力和應(yīng)力,,,目 錄,§2.2 軸向拉伸或壓縮時(shí)橫截面上的內(nèi)力

19、和應(yīng)力,,,桿件的強(qiáng)度不僅與軸力有關(guān)，還與橫截面面積有關(guān)。必須用應(yīng)力來(lái)比較和判斷桿件的強(qiáng)度。,目 錄,在拉（壓）桿的橫截面上，與軸力FN對(duì)應(yīng)的應(yīng)力是正應(yīng)力 。根據(jù)連續(xù)性假設(shè)，橫截面上到處都存在著內(nèi)力。于是得靜力關(guān)系：,§2.2 軸向拉伸或壓縮時(shí)橫截面上的內(nèi)力和應(yīng)力,,,目 錄,平面假設(shè)—變形前原為平面的橫截面，變形后仍保持為平面且仍垂直于軸線。,橫向線ab、cd仍為直線，且仍垂直于桿軸線，只是分別平行移至a’b’、c’d’。

20、,觀察變形：,§2.2 軸向拉伸或壓縮時(shí)橫截面上的內(nèi)力和應(yīng)力,,,目 錄,從平面假設(shè)可以判斷：,（1）所有縱向纖維伸長(zhǎng)相等,（2）因材料均勻，故各纖維受力相等,（3）內(nèi)力均勻分布，各點(diǎn)正應(yīng)力相等，為常量,§2.2 軸向拉伸或壓縮時(shí)橫截面上的內(nèi)力和應(yīng)力,,,,該式為橫截面上的正應(yīng)力σ計(jì)算公式。正應(yīng)力σ和軸力FN同號(hào)。即拉應(yīng)力為正，壓應(yīng)力為負(fù)。,圣維南原理,目 錄,§2.2 軸向拉伸或壓縮時(shí)橫截面上的內(nèi)力和應(yīng)力

21、,,,目 錄,§2.2 軸向拉伸或壓縮時(shí)橫截面上的內(nèi)力和應(yīng)力,例題2.2,圖示結(jié)構(gòu)，試求桿件AB、CB的應(yīng)力。已知 F=20kN；斜桿AB為直徑20mm的圓截面桿，水平桿CB為15×15的方截面桿。,解：1、計(jì)算各桿件的軸力。（設(shè)斜桿為1桿，水平桿為2桿）用截面法取節(jié)點(diǎn)B為研究對(duì)象,,45°,,,目 錄,§2.2 軸向拉伸或壓縮時(shí)橫截面上的內(nèi)力和應(yīng)力,2、計(jì)算各桿件的應(yīng)力。,,,目 錄,§

22、;2.2 軸向拉伸或壓縮時(shí)橫截面上的內(nèi)力和應(yīng)力,例題2.2,懸臂吊車(chē)的斜桿AB為直徑d=20mm的鋼桿，載荷W=15kN。當(dāng)W移到A點(diǎn)時(shí)，求斜桿AB橫截面上的應(yīng)力。,解：,當(dāng)載荷W移到A點(diǎn)時(shí)，斜桿AB受到拉力最大，設(shè)其值為Fmax。,討論橫梁平衡,,,目 錄,§2.2 軸向拉伸或壓縮時(shí)橫截面上的內(nèi)力和應(yīng)力,由三角形ABC求出,斜桿AB的軸力為,斜桿AB橫截面上的應(yīng)力為,,,目 錄,練習(xí)1,練習(xí)2,練習(xí)3,§2.3 直

23、桿軸向拉伸或壓縮時(shí)斜截面上的應(yīng)力,實(shí)驗(yàn)表明：拉（壓）桿的破壞并不總是沿橫截面發(fā)生，有時(shí)卻是沿斜截面發(fā)生的。,,,目 錄,,,§2.4 材料拉伸時(shí)的力學(xué)性能,力學(xué)性能： 在外力作用下材料在變形和破壞方面所表現(xiàn)出的力學(xué)特性。（也稱(chēng)為機(jī)械性質(zhì)）,一 試件和實(shí)驗(yàn)條件,常溫、靜載,目 錄,,,§2.4 材料拉伸時(shí)的力學(xué)性能,目 錄,,,§2.4 材料拉伸時(shí)的力學(xué)性能,二 低碳鋼的拉伸,目 錄,,,§

24、2.4 材料拉伸時(shí)的力學(xué)性能,明顯的四個(gè)階段,1、彈性階段ob,比例極限,彈性極限,2、屈服階段bc（失去抵抗變形的能力）,屈服極限,3、強(qiáng)化階段ce（恢復(fù)抵抗變形的能力）,強(qiáng)度極限,4、局部徑縮階段ef,,,,,,目 錄,胡克定律,E—彈性模量（GN/m2）,,,§2.4 材料拉伸時(shí)的力學(xué)性能,兩個(gè)塑性指標(biāo):,斷后伸長(zhǎng)率,斷面收縮率,為塑性材料,為脆性材料,低碳鋼的,為塑性材料,目 錄,,,§2.4 材料拉伸時(shí)的力

25、學(xué)性能,三 卸載定律及冷作硬化,1、彈性范圍內(nèi)卸載、再加載,,,,,,,,,2、過(guò)彈性范圍卸載、再加載,,,,,,材料在卸載過(guò)程中應(yīng)力和應(yīng)變是線性關(guān)系，這就是卸載定律。,材料的比例極限增高，延伸率降低，稱(chēng)之為冷作硬化或加工硬化。,目 錄,,,§2.4 材料拉伸時(shí)的力學(xué)性能,四 其它材料拉伸時(shí)的力學(xué)性質(zhì),對(duì)于沒(méi)有明顯屈服階段的塑性材料，用名義屈服極限σp0.2來(lái)表示。,,目 錄,,,§2.4 材料拉伸時(shí)的力學(xué)性能,,對(duì)

26、于脆性材料（鑄鐵），拉伸時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變曲線為微彎的曲線，沒(méi)有屈服和徑縮現(xiàn)象，試件突然拉斷。斷后伸長(zhǎng)率約為0.5%。為典型的脆性材料。,σbt—拉伸強(qiáng)度極限（約為140MPa）。它是衡量脆性材料（鑄鐵）拉伸的唯一強(qiáng)度指標(biāo)。,目 錄,§2.5 材料壓縮時(shí)的力學(xué)性能,第二章 拉伸、壓縮與剪切(2),,,目 錄,,,§2.5 材料壓縮時(shí)的力學(xué)性能,一 試件和實(shí)驗(yàn)條件,常溫、靜載,目 錄,,,§2.5 材料壓縮時(shí)

27、的力學(xué)性能,二 塑性材料（低碳鋼）的壓縮,拉伸與壓縮在屈服階段以前完全相同。,屈服極限,比例極限,彈性極限,E --- 彈性摸量,目 錄,,,§2.5 材料壓縮時(shí)的力學(xué)性能,三 脆性材料（鑄鐵）的壓縮,脆性材料的抗拉與抗壓性質(zhì)不完全相同,壓縮時(shí)的強(qiáng)度極限遠(yuǎn)大于拉伸時(shí)的強(qiáng)度極限,目 錄,,,目 錄,§2.5 材料壓縮時(shí)的力學(xué)性能,,,§2.7 失效、安全因數(shù)和強(qiáng)度計(jì)算,一 、安全因數(shù)和許用應(yīng)力,工作應(yīng)力,塑性

28、材料的許用應(yīng)力,脆性材料的許用應(yīng)力,目 錄,n —安全因數(shù) —許用應(yīng)力,,,§2.7 失效、安全因數(shù)和強(qiáng)度計(jì)算,二 、強(qiáng)度條件,,根據(jù)強(qiáng)度條件，可以解決三類(lèi)強(qiáng)度計(jì)算問(wèn)題,1、強(qiáng)度校核：,2、設(shè)計(jì)截面：,3、確定許可載荷：,目 錄,,,§2.7 失效、安全因數(shù)和強(qiáng)度計(jì)算,例題2.4,油缸蓋與缸體采用6個(gè)螺栓連接。已知油缸內(nèi)徑D=350mm，油壓p=1MPa。螺栓許用應(yīng)力[σ]=40MPa， 求螺栓的

29、內(nèi)徑。,每個(gè)螺栓承受軸力為總壓力的1/6,解： 油缸蓋受到的力,根據(jù)強(qiáng)度條件,即螺栓的軸力為,螺栓的直徑為,目 錄,,,§2.7 失效、安全因數(shù)和強(qiáng)度計(jì)算,例題2.5,AC為50×50×5的等邊角鋼，AB為10號(hào)槽鋼，〔σ〕=120MPa。確定許可載荷F。,解：1、計(jì)算軸力（設(shè)斜桿為1桿，水平桿為2桿）用截面法取節(jié)點(diǎn)A為研究對(duì)象,2、根據(jù)斜桿的強(qiáng)度，求許可載荷,查表得斜桿AC的面積為A1=2×4.

30、8cm2,目 錄,,,§2.7 失效、安全因數(shù)和強(qiáng)度計(jì)算,3、根據(jù)水平桿的強(qiáng)度，求許可載荷,查表得水平桿AB的面積為A2=2×12.74cm2,4、許可載荷,目 錄,,,§2.8 軸向拉伸或壓縮時(shí)的變形,一 縱向變形,二 橫向變形,鋼材的E約為200GPa，μ約為0.25—0.33,EA為抗拉剛度,泊松比,橫向應(yīng)變,目 錄,{,,,§2.8 軸向拉伸或壓縮時(shí)的變形,目 錄,,,§2.8

31、軸向拉伸或壓縮時(shí)的變形,目 錄,對(duì)于變截面桿件（如階梯桿），或軸力變化。則,,,例題2.6,AB長(zhǎng)2m, 面積為200mm2。AC面積為250mm2。E=200GPa。F=10kN。試求節(jié)點(diǎn)A的位移。,解：1、計(jì)算軸力。（設(shè)斜桿為1桿，水平桿為2桿）取節(jié)點(diǎn)A為研究對(duì)象,2、根據(jù)胡克定律計(jì)算桿的變形。,§2.8 軸向拉伸或壓縮時(shí)的變形,斜桿伸長(zhǎng),水平桿縮短,目 錄,,,,,,3、節(jié)點(diǎn)A的位移（以切代?。?,§2.8 軸

32、向拉伸或壓縮時(shí)的變形,,,,,,,,,,目 錄,§2.9 軸向拉伸或壓縮的應(yīng)變能,在 范圍內(nèi),有,,,目 錄,,,§2.10 拉伸、壓縮超靜定問(wèn)題,約束反力（軸力）可由靜力平衡方程求得,靜定結(jié)構(gòu)：,目 錄,,,§2.10 拉伸、壓縮超靜定問(wèn)題,約束反力不能由平衡方程求得,超靜定結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度均得到提高,超靜定度（次）數(shù)：,約束反力多于獨(dú)立平衡方程的數(shù),獨(dú)立平衡方程數(shù)：,平面任意力系：

33、 3個(gè)平衡方程,平面共點(diǎn)力系： 2個(gè)平衡方程,目 錄,,,§2.10 拉伸、壓縮超靜定問(wèn)題,1、列出獨(dú)立的平衡方程,超靜定結(jié)構(gòu)的求解方法：,2、變形幾何關(guān)系,3、物理關(guān)系,4、補(bǔ)充方程,5、求解方程組，得,例題2.7,目 錄,,,§2.10 拉伸、壓縮超靜定問(wèn)題,例題2.8,目 錄,在圖示結(jié)構(gòu)中，設(shè)橫梁AB的變形可以省略，1，2兩桿的橫截面面積相等，材料相同。試求1，2兩桿的內(nèi)力。,2、變形幾何關(guān)

34、系,3、物理關(guān)系,4、補(bǔ)充方程,5、求解方程組得,§2.11 溫度應(yīng)力和裝配應(yīng)力,一、溫度應(yīng)力,已知：,材料的線脹系數(shù),溫度變化（升高）,1、桿件的溫度變形（伸長(zhǎng)）,2、桿端作用產(chǎn)生的縮短,3、變形條件,4、求解未知力,即,溫度應(yīng)力為,,,目 錄,§2.11 溫度應(yīng)力和裝配應(yīng)力,二、裝配應(yīng)力,已知：,加工誤差為,求：各桿內(nèi)力。,1、列平衡方程,2、變形協(xié)調(diào)條件,3、將物理關(guān)系代入,,,目 錄,,,§2.12

35、 應(yīng)力集中的概念,常見(jiàn)的油孔、溝槽等均有構(gòu)件尺寸突變，突變處將產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象。即,理論應(yīng)力集中因數(shù),1、形狀尺寸的影響：,2、材料的影響：,應(yīng)力集中對(duì)塑性材料的影響不大；應(yīng)力集中對(duì)脆性材料的影響嚴(yán)重，應(yīng)特別注意。,目 錄,尺寸變化越急劇、角越尖、孔越小，應(yīng)力集中的程度越嚴(yán)重。,一.剪切的實(shí)用計(jì)算,§2-13 剪切和擠壓的實(shí)用計(jì)算,鉚釘連接,剪床剪鋼板,,,目 錄,銷(xiāo)軸連接,§2-13 剪切和擠壓的實(shí)用計(jì)算,剪切受

36、力特點(diǎn)：作用在構(gòu)件兩側(cè)面上的外力合力大小相等、方向相反且作用線很近。,變形特點(diǎn)：位于兩力之間的截面發(fā)生相對(duì)錯(cuò)動(dòng)。,,,目 錄,§2-13 剪切和擠壓的實(shí)用計(jì)算,,,目 錄,§2-13 剪切和擠壓的實(shí)用計(jì)算,假設(shè)切應(yīng)力在剪切面（m-m 截面）上是均勻分布的, 得實(shí)用切應(yīng)力計(jì)算公式：,切應(yīng)力強(qiáng)度條件：,許用切應(yīng)力，常由實(shí)驗(yàn)方法確定,塑性材料：,脆性材料：,,,目 錄,二.擠壓的實(shí)用計(jì)算,假設(shè)應(yīng)力在擠壓面上是均勻分布的,得

37、實(shí)用擠壓應(yīng)力公式,*注意擠壓面面積的計(jì)算,§2-13 剪切和擠壓的實(shí)用計(jì)算,擠壓力 Fbs= F,（1）接觸面為平面,Abs—實(shí)際接觸面面積,（2）接觸面為圓柱面,Abs—直徑投影面面積,,,目 錄,塑性材料：,脆性材料：,§2-13 剪切和擠壓的實(shí)用計(jì)算,擠壓強(qiáng)度條件：,許用擠壓應(yīng)力，常由實(shí)驗(yàn)方法確定,,,目 錄,§2-13 剪切和擠壓的實(shí)用計(jì)算,,,目 錄,為充分利用材料，切應(yīng)力和擠壓應(yīng)力應(yīng)滿足,

38、67;2-13 剪切和擠壓的實(shí)用計(jì)算,得：,,,目 錄,圖示接頭，受軸向力F 作用。已知F=50kN，b=150mm，δ=10mm，d=17mm，a=80mm，[σ]=160MPa，[τ]=120MPa，[σbs]=320MPa，鉚釘和板的材料相同，試校核其強(qiáng)度。,2.板的剪切強(qiáng)度,解：1.板的拉伸強(qiáng)度,§2-13 剪切和擠壓的實(shí)用計(jì)算,例題3-1,,,目 錄,3.鉚釘?shù)募羟袕?qiáng)度,4.板和鉚釘?shù)臄D壓強(qiáng)度,結(jié)論：強(qiáng)度足夠。,&#

39、167;2-13 剪切和擠壓的實(shí)用計(jì)算,,,目 錄,§2-13 剪切和擠壓的實(shí)用計(jì)算,例題3-2,平鍵連接,,,目 錄,§2-13 剪切和擠壓的實(shí)用計(jì)算,解：（1）校核鍵的剪切強(qiáng)度,（2）校核鍵的擠壓強(qiáng)度,由平衡方程得,或,平鍵滿足強(qiáng)度要求。,,,目 錄,,,,,,小結(jié),1.軸力的計(jì)算和軸力圖的繪制,2.典型的塑性材料和脆性材料的主要力學(xué)性能 及相關(guān)指標(biāo),3.橫截面上的應(yīng)力計(jì)算，拉壓強(qiáng)度條件及計(jì)算,4.拉（壓）桿

40、的變形計(jì)算，桁架節(jié)點(diǎn)位移,5.拉壓超靜定的基本概念及超靜定問(wèn)題的求解方法,目 錄,6.剪切變形的特點(diǎn),剪切實(shí)用計(jì)算,擠壓實(shí)用計(jì)算,第三章 扭 轉(zhuǎn),,,,第三章 扭 轉(zhuǎn),,,,汽車(chē)傳動(dòng)軸,,,,§3.1 扭轉(zhuǎn)的概念和實(shí)例,汽車(chē)方向盤(pán),,,,§3.1 扭轉(zhuǎn)的概念和實(shí)例,,,桿件受到大小相等,方向相反且作用平面垂直于桿件軸線的力偶作用, 桿件的橫截面繞軸線產(chǎn)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。,受扭轉(zhuǎn)變形桿件通常為軸類(lèi)零件，其橫截面大都是圓形的

41、。所以本章主要介紹圓軸扭轉(zhuǎn)。,,扭轉(zhuǎn)受力特點(diǎn)及變形特點(diǎn):,§3.1 扭轉(zhuǎn)的概念和實(shí)例,直接計(jì)算,1.外力偶矩,,,,§3.2 外力偶矩的計(jì)算 扭矩和扭矩圖,按輸入功率和轉(zhuǎn)速計(jì)算,電機(jī)每秒輸入功：,外力偶作功完成：,,已知軸轉(zhuǎn)速－n 轉(zhuǎn)/分鐘輸出功率－P 千瓦求：力偶矩Me,,,§3.2 外力偶矩的計(jì)算 扭矩和扭矩圖,T = Me,2.扭矩和扭矩圖,,,,§3.2 外力偶矩的計(jì)算 扭矩和扭矩圖