材料力学

赵彬

目录

  • 1 绪论
    • 1.1 教学目标
    • 1.2 材料力学的研究对象
    • 1.3 材料力学的任务
    • 1.4 变形固体的基本假设
    • 1.5 材料力学的基本概念
    • 1.6 杆件变形的基本形式
    • 1.7 材料力学研究问题的方法
    • 1.8 本章测验
  • 2 拉伸和压缩
    • 2.1 教学目标
    • 2.2 轴向拉压的概念及实例
    • 2.3 拉压时的内力、应力
    • 2.4 材料在拉伸和压缩时的力学性能
    • 2.5 拉压杆的强度条件
    • 2.6 拉压杆的变形
    • 2.7 拉压超静定问题
    • 2.8 拉压杆的弹性应变能
    • 2.9 应力集中的概念
    • 2.10 本章测验
  • 3 剪切
    • 3.1 教学目标
    • 3.2 剪切与挤压的实用计算
    • 3.3 薄壁圆筒的扭转
    • 3.4 切应力互等定理
    • 3.5 剪切应变能
    • 3.6 本章测试
  • 4 扭转
    • 4.1 教学目标
    • 4.2 扭转的概念和实例
    • 4.3 外力偶矩、扭矩和扭矩图
    • 4.4 圆轴扭转时的应力、强度条件
    • 4.5 圆轴扭转时的变形、刚度条件
    • 4.6 矩形截面杆扭转理论简介
    • 4.7 本章测验
  • 5 弯曲内力
    • 5.1 教学目标
    • 5.2 平面弯曲的概念及梁的计算简图
    • 5.3 梁的剪力和弯矩
    • 5.4 剪力方程和弯矩方程 ·剪力图和弯矩图
    • 5.5 剪力、弯矩与分布荷载集度间的关系及应用
    • 5.6 平面刚架和曲杆的内力图*
    • 5.7 本章测验
  • 6 弯曲应力
    • 6.1 教学目标
    • 6.2 平面弯曲时梁横截面上的正应力
    • 6.3 梁横截面上的切应力
    • 6.4 梁的正应力和切应力强度条件
    • 6.5 提高梁强度的措施
    • 6.6 本章测验
  • 7 弯曲变形
    • 7.1 教学目标
    • 7.2 梁的挠曲线近似微分方程
    • 7.3 积分法求梁的位移
    • 7.4 叠加法求梁的位移
    • 7.5 梁的刚度校核
    • 7.6 梁的弯曲应变能
    • 7.7 简单超静定梁的解法
    • 7.8 提高梁弯曲刚度的措施
    • 7.9 本章测验
  • 8 应力状态分析 强度理论
    • 8.1 教学目标
    • 8.2 应力状态的概念
    • 8.3 平面应力状态分析——解析法
    • 8.4 平面应力状态分析——应力圆法
    • 8.5 空间应力状态简介
    • 8.6 平面应变状态分析
    • 8.7 广义胡克定律
    • 8.8 复杂应力状态下的变形比能
    • 8.9 强度理论及应用
    • 8.10 本章测验
  • 9 组合变形
    • 9.1 教学目标
    • 9.2 组合变形与叠加原理
    • 9.3 斜弯曲
    • 9.4 拉(压)弯组合  偏心拉伸(压缩)
    • 9.5 弯曲与扭转组合
    • 9.6 本章测验
  • 10 压杆稳定
    • 10.1 教学目标
    • 10.2 压杆稳定的基本概念
    • 10.3 细长压杆的临界力
    • 10.4 压杆的临界应力
    • 10.5 压杆的稳定计算
    • 10.6 本章测验
  • 11 动载荷
    • 11.1 教学目标
    • 11.2 动载荷
    • 11.3 本章测验
  • 12 交变应力
    • 12.1 教学目标
    • 12.2 交变应力
    • 12.3 本章测验
  • 13 平面图形的几何性质
    • 13.1 教学目标
    • 13.2 静矩与形心
    • 13.3 惯性矩、极惯性矩、惯性积
    • 13.4 惯性矩的平行移轴公式
    • 13.5 本章测验
  • 14 材料力学实验
    • 14.1 教学目标
    • 14.2 金属材料的拉伸实验
    • 14.3 金属材料的压缩实验
    • 14.4 弯曲正应力实验
    • 14.5 实验报告
    • 14.6 本章测验
  • 15 附录
    • 15.1 参考教材(吕建国)
    • 15.2 123章测验题讲解
    • 15.3 材料力学总结
材料力学的任务
  • 1 内容
  • 2 PPT
  • 3 视频

材料力学是一门研究各种构件的抗力性能的科学,它的主要任务就是从保证所有构件能够正常工作的要求出发,帮助设计者合理地选择构件的适当材料和形状,确定所需要的几何尺寸;判断已有的构件是否能合乎正常地使用,并考虑如何改造它们,使之能够适应新任务的要求。为了使所有构件在各种实际工作的考验中不至于丧失应有的效能,这些构件必须具备下列三项基本条件:

1)具有足够的强度。就是能够安全地承受所担负的载荷,不至于发生断裂或产生严重的永久变形。例如,冲床的曲轴,在工作冲压力作用下不应折断。又如,储气罐或氧气瓶,在规定压力下不应爆破。可见,所谓强度是指构件在载荷作用下抵抗破坏的能力。

2)具有足够的刚度。在载荷作用下,构件的最大变形不超过实际使用中所能容许的数值。某些结构的变形,不能超过正常工作允许的限度。以机床的主轴为例,即使它有足够的强度,若变形过大时,将使轴上的齿轮啮合不良,并引起轴承的不均匀磨损。因而,所谓刚度是指构件在外力作用下抵抗变形的能力。

3)具有足够的稳定性。当受力时能够保持原有的平衡形式,不至于突然偏侧而丧失承载能力。有些细长杆,如内燃机中的挺杆、千斤顶中的螺杆等,在压力作用下,有被压弯的可能。为了保证其正常工作.要求这类杆件始终保持直线形式.亦即要求原有的直线平衡形态保持不变。所以,所谓稳定性是指构件保持其原有平衡状态的能力。

若构件的截面尺寸过小,或截面形状不合理,或材料选用不当,在外力作用下将不能满足上述要求,从而影响机械或工程结构的正常工作。反之,如构件尺寸过大,材料质量太高,虽满足了上述要求,但构件的承载能力难以充分发挥。这样,既浪费了材料.又增加了成本和重量。材料力学的任务就是在满足强度、刚度和稳定性的要求下,以最经济的代价,为构件确定合理的形状和尺寸,选择适宜的材料,为构件设计提供必要的理论基础和计算方法。

构件的强度、刚度和稳定性,显然都与材料的力学性能(材料在外力作用下表现出来的变形和破坏等方面的特性)有关。材料的力学性能需要通过实验来测定。材料力学中的一些理论分析方法,大多是在某些假设条件下得到的,是否可靠,还需要通过实验检验其正确性。此外,有些问题尚无理论分析结果,也需借助实验的方法来解决。因此,材料力学是一门理论与实验相结合的学科。