汽车机械基础-卢剑虹-第2章-材料力学基础新课件.ppt

1、2.1 2.1 材料力学的基本概念材料力学的基本概念2.2 2.2 轴向拉伸与压缩轴向拉伸与压缩2.3 2.3 剪切与挤压剪切与挤压2.4 2.4 圆轴扭转圆轴扭转2.5 2.5 直梁弯曲直梁弯曲2.1.1 材料力学的任务材料力学的任务2.1.2 变形固体与基本假设变形固体与基本假设2.1.3 杆件变形的基本形式杆件变形的基本形式 2.1.1 材料力学的任务材料力学的任务 构件的强度不够，工作中就会出现过大构件的强度不够，工作中就会出现过大的塑性变形或断裂等现象，以至于使机器不的塑性变形或断裂等现象，以至于使机器不能正常运行。能正常运行。刚度不足，构件在工作中就会出现过大刚度不足，构件在工作中

2、就会出现过大的变形，也会影响机器正常工作的变形，也会影响机器正常工作 构件在外力作用下保持原有平衡形态的构件在外力作用下保持原有平衡形态的能力称为稳定性。能力称为稳定性。2.1.2 变形固体与基本假设变形固体与基本假设 材料力学研究问题时不再把构件视为刚材料力学研究问题时不再把构件视为刚体，而把它们视为受力后会变形的固体，称体，而把它们视为受力后会变形的固体，称为变形固体。为变形固体。2.1.3 杆件变形的基本形式杆件变形的基本形式杆件变形的基本形式主要有以下杆件变形的基本形式主要有以下4 4种。种。（1 1）轴向拉伸或压缩变形。）轴向拉伸或压缩变形。（2 2）剪切与挤压变形。）剪切与挤压变形

3、。（3 3）扭转变形。）扭转变形。（4 4）弯曲变形。）弯曲变形。2.2.1 拉伸和压缩的概念拉伸和压缩的概念2.2.2 内力与截面法内力与截面法2.2.3 拉伸和压缩时截面上的正应力拉伸和压缩时截面上的正应力2.2.4 拉压变形和胡克定理拉压变形和胡克定理2.2.5 拉伸（压缩）时材料的力学性能拉伸（压缩）时材料的力学性能2.2.6 许用应力和安全系数许用应力和安全系数2.2.7 构件在拉伸和压缩时的强度校核构件在拉伸和压缩时的强度校核 2.2.1 拉伸和压缩的概念拉伸和压缩的概念 杆件轴向拉伸和压缩时的受力特点是：杆件轴向拉伸和压缩时的受力特点是：杆件所受外力的作用线与轴线重合。杆件所受外

4、力的作用线与轴线重合。其变形特点是：其变形特点是：杆件沿轴线方向伸长或杆件沿轴线方向伸长或缩短缩短。2.2.2 内力与截面法内力与截面法1内力内力 杆件在外力作用下产生变形，其内部的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力称为内力。一部分对另一部分的作用力称为内力。2截面法截面法 将受外力作用的杆件假想地切开，用以将受外力作用的杆件假想地切开，用以显示内力，并用平衡条件来确定其合力的方显示内力，并用平衡条件来确定其合力的方法，称为截面法。法，称为截面法。2.2.3 拉伸和压缩时截面上的正应力拉伸和压缩时截面上的正应力1应力应力 构件在外力作用下，单位面积上的内力构件在外力作用

5、下，单位面积上的内力称为应力。称为应力。2正应力正应力 垂直于横截面上的应力，称为正应力，垂直于横截面上的应力，称为正应力，用用表示。表示。2.2.4 拉压变形和胡克定理拉压变形和胡克定理1拉压变形拉压变形 杆件受拉或受压时，所产生的变形是轴杆件受拉或受压时，所产生的变形是轴向伸长或缩短，与此同时，杆件的横向尺寸向伸长或缩短，与此同时，杆件的横向尺寸会发生缩小或增大。会发生缩小或增大。试验表明，当杆内的轴力试验表明，当杆内的轴力N N不超过某一限不超过某一限度时，杆的绝对变形度时，杆的绝对变形 L L与轴力与轴力N N及杆长及杆长L L成正成正比，与杆的横截面积比，与杆的横截面积A A成反比，

6、即成反比，即 此外，还与杆的材料性能有关，引进比例此外，还与杆的材料性能有关，引进比例常数常数E E，则有，则有2胡克定律胡克定律LNLA LNLEA=2.2.5 拉伸（压缩）时材料的力学性能拉伸（压缩）时材料的力学性能1材料拉伸时的力学性能材料拉伸时的力学性能2材料在压缩时的力学性能材料在压缩时的力学性能2.2.6 许用应力和安全系数许用应力和安全系数 在强度计算中，把材料的极限应力除以在强度计算中，把材料的极限应力除以一个大于一个大于1 1的系数的系数n n（称为安全系数），作为（称为安全系数），作为构件工作时所允许承受的最大应力，称为材构件工作时所允许承受的最大应力，称为材料的许用应力，

7、以料的许用应力，以表示。表示。2.2.7 构件在拉伸和压缩时的强度校核构件在拉伸和压缩时的强度校核 为保证构件安全可靠地正常工作，必须为保证构件安全可靠地正常工作，必须使构件最大工作应力不超过材料的许用应力使构件最大工作应力不超过材料的许用应力，即，即 式（式（2.72.7）称为拉伸或压缩的强度条件。）称为拉伸或压缩的强度条件。maxNA2.3.1 剪切剪切2.3.2 挤压挤压2.3.3 剪切和挤压强度条件剪切和挤压强度条件2.3.4 剪切和挤压在生产实践中的剪切和挤压在生产实践中的应用应用 2.3.1 剪切剪切1剪切的概念剪切的概念2剪力和切应力剪力和切应力2.3.2 挤压挤压1挤压的概念挤

8、压的概念 机械中的连接件在受剪切作用的同时，机械中的连接件在受剪切作用的同时，由于连接件和被连接件的接触面上互相压紧由于连接件和被连接件的接触面上互相压紧而承受较大的挤压力，产生局部压陷变形，而承受较大的挤压力，产生局部压陷变形，以致压溃破坏，这种现象称为挤压。以致压溃破坏，这种现象称为挤压。2挤压应力挤压应力 挤压作用引起的应力称为挤压应力，用挤压作用引起的应力称为挤压应力，用符号符号B B表示。表示。2.3.3 剪切和挤压强度条件剪切和挤压强度条件2.4.1 扭转的概念扭转的概念2.4.2 外力偶矩的计算外力偶矩的计算2.4.3 扭矩与扭矩图扭矩与扭矩图2.4.4 圆轴扭转时的应力圆轴扭转

9、时的应力2.4.5 圆轴扭转的强度计算圆轴扭转的强度计算2.4.6 提高轴抗扭能力的方法提高轴抗扭能力的方法 2.4.1 扭转的概念扭转的概念 杆件的扭转有以下两个特点。杆件的扭转有以下两个特点。（1 1）受力特点：在垂直于杆件轴线的平）受力特点：在垂直于杆件轴线的平面内，作用着一对大小相等、方向相反的力面内，作用着一对大小相等、方向相反的力偶。偶。（2 2）变形特点：各横截面绕轴线发生相）变形特点：各横截面绕轴线发生相对转动。对转动。2.4.2 外力偶矩的计算外力偶矩的计算2.4.3 扭矩与扭矩图扭矩与扭矩图2.4.4 圆轴扭转时的应力圆轴扭转时的应力2.4.5 圆轴扭转的强度计算圆轴扭转的

10、强度计算 为保证圆轴正常工作，应使危险截面上为保证圆轴正常工作，应使危险截面上最大工作切应力最大工作切应力maxmax不超过材料的许用切应不超过材料的许用切应力力，即圆轴扭转的强度条件为，即圆轴扭转的强度条件为 TmaxnMW2.4.6 提高轴抗扭能力的方法提高轴抗扭能力的方法 实践证明，轴的强度越高，抗扭能力越强。实践证明，轴的强度越高，抗扭能力越强。由扭转强度条件由扭转强度条件 TmaxnMW2.5.1 概述概述2.5.2 剪力和弯矩剪力和弯矩2.5.3 弯矩方程与弯矩图弯矩方程与弯矩图2.5.4 纯弯曲时的正应力纯弯曲时的正应力2.5.5 梁的弯曲强度计算梁的弯曲强度计算2.5.6 提高

11、梁的弯曲强度的途径提高梁的弯曲强度的途径 2.5.1 概述概述1弯曲的概念弯曲的概念 变形的共同特点是，杆件的轴线由直线变形的共同特点是，杆件的轴线由直线变成曲线，这种变形称为弯曲。变成曲线，这种变形称为弯曲。2平面弯曲平面弯曲3粱的基本形式粱的基本形式2.5.2 剪力和弯矩剪力和弯矩2.5.3 弯矩方程与弯矩图弯矩方程与弯矩图1弯矩方程弯矩方程 如果沿梁轴方向选取横坐标如果沿梁轴方向选取横坐标x x表示横截面表示横截面的位置，纵坐标的位置，纵坐标y y表示横截面上对应的弯矩表示横截面上对应的弯矩M M，则梁上各截面的弯矩都可表示则梁上各截面的弯矩都可表示MM=M M(x x)，这，这个函数关系式称为弯矩方程。个函数关系式称为弯矩方程。2弯矩图弯矩图 把把M M随截面位置的变化规律用图线在坐标随截面位置的变化规律用图线在坐标上表示出来，所得的图形称为弯矩图。上表示出来，所得的图形称为弯矩图。2.5.4 纯弯曲时的正应力纯弯曲时的正应力1纯弯曲的概念纯弯曲的概念2纯弯曲时梁横截面上应力分布规律纯弯曲时梁横截面上应力分布规律在线教务辅导网：在线教务辅导网：http:/ 更多课程配套课件资源请访问在线教务辅导网更多课程配套课件资源请访问在线教务辅导网馋死PPT研究院P O W E R P O I N T A C A D E M Y