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
剪力、弯矩与分布荷载集度间的关系及应用
  • 1 内容
  • 2 PPT
  • 3 视频

一、  剪力、弯矩与分布荷载间的关系

图示简支梁受分布载荷作用,假设分布载荷向上为正,下面分折分布载荷集度与剪力和弯矩的微分关系。为了研究的一般性,在x截面处截取微段dx为研究对象,画出微段左侧和右侧的剪力和弯矩。

q=0时,剪力为常数,剪力图为水平直线;

q=常数>0时,剪力图为斜直线,且斜率为正;

q=常数<0时,剪力图为斜直线,且斜率为负。

上式表明:弯矩图上某点处的切线斜率等于该点处剪力的大小。

当剪力为零时,弯矩图为水平线;当剪力为正常数时,弯矩图为斜率为正的斜直线;当剪力为负常数时,弯矩图为斜率为负的斜直线。当剪力图为斜直线时,弯矩图为二次抛物线。

弯矩与荷载集度的关系是:

q为正值时,弯矩对x的二阶导数大于零,表明弯矩图为有极小值的抛物线,当弯矩坐标向下为正是为凸形抛物线,抛物线的极值点对应一阶导数等于零,即剪力等于零q为负值时,弯矩图为凹形抛物线;当q=0时,弯矩图为斜直线。

二、剪力、弯矩与外力间的关系

根据分布载荷集度与剪力和弯矩的微分关系及简单梁的内力图特点,将各种受力情况下剪力和弯矩图变化规律列成下表,可在作内力图时应用。

三、易作图法

利用内力和外力的关系及特殊点的内力值来作内力图的方法称为简易作图法,作图步骤如下框图。

首先根据静力学平衡方程求约束反力;根据梁上载荷作用情况和支座情况进行分段,利用内力和外力的关系判断每一段剪力图和弯矩图的大致形状;然后从梁的左端开始向右作图,作剪力图时,遇到向上的集中力,剪力图向上突变,突变的大小等于集中力的数值。遇到向下的集中力,剪力图向下突变。作弯矩图时,遇到顺时钟的集中力偶时,弯矩图向下(弯矩图的正方向)突变。画二次曲线时除了确定起止点的坐标外,还需要确定极值点的坐标,当剪力为零时弯矩有极值。

如何合理利用外力与内力的关系作剪力图和弯矩图是本章乃至材料力学这门课程的重点。不仅要能准确、迅速地根据载荷作用情况作出剪力图和弯矩图,而且还应能根据已知的剪力图作出载荷图和弯矩图或已知弯矩图作出载荷图和剪力图;不仅会作单跨梁(简支梁、悬臂梁、外伸梁)的剪力图和弯矩图,而且会作简单双跨梁的剪力图和弯矩图。