汽車機械基礎(chǔ) 盧劍虹 第2章 材料力學(xué)基礎(chǔ)新

第2章材料力學(xué)根底2.1材料力學(xué)的基本概念2.2軸向拉伸與壓縮2.3剪切與擠壓2.4圓軸扭轉(zhuǎn)2.5直梁彎曲2.1材料力學(xué)的根本概念2.1.1材料力學(xué)的任務(wù)2.1.2變形固體與根本假設(shè)2.1.3桿件變形的根本形式2.1.1材料力學(xué)的任務(wù)〔1〕足夠的強度構(gòu)件的強度不夠，工作中就會出現(xiàn)過大的塑性變形或斷裂等現(xiàn)象，以至于使機器不能正常運行。〔2〕足夠的剛度剛度缺乏，構(gòu)件在工作中就會出現(xiàn)過大的變形，也會影響機器正常工作〔3〕足夠的穩(wěn)定性構(gòu)件在外力作用下保持原有平衡形態(tài)的能力稱為穩(wěn)定性。2.1.2變形固體與根本假設(shè)材料力學(xué)研究問題時不再把構(gòu)件視為剛體，而把它們視為受力后會變形的固體，稱為變形固體。2.1.3桿件變形的根本形式桿件變形的根本形式主要有以下4種?！?〕軸向拉伸或壓縮變形?！?〕剪切與擠壓變形?！?〕扭轉(zhuǎn)變形?！?〕彎曲變形。2.2軸向拉伸與壓縮2.2.1拉伸和壓縮的概念2.2.2內(nèi)力與截面法2.2.3拉伸和壓縮時截面上的正應(yīng)力2.2.4拉壓變形和胡克定理2.2.5拉伸〔壓縮〕時材料的力學(xué)性能2.2.6許用應(yīng)力和平安系數(shù)2.2.7構(gòu)件在拉伸和壓縮時的強度校核2.2.1拉伸和壓縮的概念 桿件軸向拉伸和壓縮時的受力特點是：桿件所受外力的作用線與軸線重合。其變形特點是：桿件沿軸線方向伸長或縮短。2.2.2內(nèi)力與截面法1．內(nèi)力桿件在外力作用下產(chǎn)生變形，其內(nèi)部的一局部對另一局部的作用力稱為內(nèi)力。2．截面法將受外力作用的桿件假想地切開，用以顯示內(nèi)力，并用平衡條件來確定其合力的方法，稱為截面法。2.2.3拉伸和壓縮時截面上的正應(yīng)力1．應(yīng)力構(gòu)件在外力作用下，單位面積上的內(nèi)力稱為應(yīng)力。2．正應(yīng)力垂直于橫截面上的應(yīng)力，稱為正應(yīng)力，用σ表示。2.2.4拉壓變形和胡克定理1．拉壓變形桿件受拉或受壓時，所產(chǎn)生的變形是軸向伸長或縮短，與此同時，桿件的橫向尺寸會發(fā)生縮小或增大。試驗說明，當(dāng)桿內(nèi)的軸力N不超過某一限度時，桿的絕對變形L與軸力N及桿長L成正比，與桿的橫截面積A成反比，即此外，還與桿的材料性能有關(guān)，引進比例常數(shù)E，那么有2．胡克定律∝=2.2.5拉伸〔壓縮〕時材料的力學(xué)性能1．材料拉伸時的力學(xué)性能2．材料在壓縮時的力學(xué)性能2.2.6許用應(yīng)力和平安系數(shù)在強度計算中，把材料的極限應(yīng)力除以一個大于1的系數(shù)n〔稱為平安系數(shù)〕，作為構(gòu)件工作時所允許承受的最大應(yīng)力，稱為材料的許用應(yīng)力，以［σ］表示。2.2.7構(gòu)件在拉伸和壓縮時的強度校核為保證構(gòu)件平安可靠地正常工作，必須使構(gòu)件最大工作應(yīng)力不超過材料的許用應(yīng)力［σ］，即式〔2.7〕稱為拉伸或壓縮的強度條件。2.3剪切與擠壓2.3.1剪切2.3.2擠壓2.3.3剪切和擠壓強度條件2.3.4剪切和擠壓在生產(chǎn)實踐中的應(yīng)用2.3.1剪切1．剪切的概念2．剪力和切應(yīng)力2.3.2擠壓1．?dāng)D壓的概念機械中的連接件在受剪切作用的同時，由于連接件和被連接件的接觸面上互相壓緊而承受較大的擠壓力，產(chǎn)生局部壓陷變形，以致壓潰破壞，這種現(xiàn)象稱為擠壓。2．?dāng)D壓應(yīng)力擠壓作用引起的應(yīng)力稱為擠壓應(yīng)力，用符號σB表示。2.3.3剪切和擠壓強度條件2.4圓軸扭轉(zhuǎn)2.4.1扭轉(zhuǎn)的概念2.4.2外力偶矩的計算2.4.3扭矩與扭矩圖2.4.4圓軸扭轉(zhuǎn)時的應(yīng)力2.4.5圓軸扭轉(zhuǎn)的強度計算2.4.6提高軸抗扭能力的方法2.4.1扭轉(zhuǎn)的概念桿件的扭轉(zhuǎn)有以下兩個特點?！?〕受力特點：在垂直于桿件軸線的平面內(nèi)，作用著一對大小相等、方向相反的力偶?！?〕變形特點：各橫截面繞軸線發(fā)生相對轉(zhuǎn)動。2.4.2外力偶矩的計算2.4.3扭矩與扭矩圖2.4.4圓軸扭轉(zhuǎn)時的應(yīng)力2.4.5圓軸扭轉(zhuǎn)的強度計算為保證圓軸正常工作，應(yīng)使危險截面上最大工作切應(yīng)力τmax不超過材料的許用切應(yīng)力［τ］，即圓軸扭轉(zhuǎn)的強度條件為2.4.6提高軸抗扭能力的方法實踐證明，軸的強度越高，抗扭能力越強。由扭轉(zhuǎn)強度條件2.5直梁彎曲2.5.1概述2.5.2剪力和彎矩2.5.3彎矩方程與彎矩圖2.5.4純彎曲時的正應(yīng)力2.5.5梁的彎曲強度計算2.5.6提高梁的彎曲強度的途徑2.5.1概述1．彎曲的概念變形的共同特點是，桿件的軸線由直線變成曲線，這種變形稱為彎曲。2．平面彎曲3．粱的根本形式2.5.2剪力和彎矩2.5.3彎矩方程與彎矩圖1．彎矩方程如果沿梁軸方向選取橫坐標x表示橫截面的位置，縱坐標y表示橫截面上對應(yīng)的彎矩M，那么梁上各截面的彎矩都可表示M

=

M(x)，這個函數(shù)關(guān)系式稱為彎矩方程。2．彎矩圖把M隨截面位置的變化規(guī)律用圖線在坐標上表示出來，所得的