材料力學(xué)教學(xué)

材料力學(xué)教學(xué)20XXWORK匯報(bào)人：文小庫(kù)2024-04-10目錄SCIENCEANDTECHNOLOGY引言材料力學(xué)的基本概念桿件的拉伸與壓縮材料的剪切與擠壓材料的扭轉(zhuǎn)材料的彎曲材料力學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法引言01材料力學(xué)是研究材料在各種外力作用下產(chǎn)生的應(yīng)變、應(yīng)力、強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性等方面問(wèn)題的學(xué)科。定義材料力學(xué)是工程設(shè)計(jì)和制造中的重要基礎(chǔ)，對(duì)于保證工程結(jié)構(gòu)的安全、經(jīng)濟(jì)和壽命具有關(guān)鍵作用。重要性材料力學(xué)的定義與重要性主要研究固體材料，特別是金屬材料的力學(xué)性能和行為。通過(guò)分析材料的力學(xué)性能和行為，為工程設(shè)計(jì)和制造提供理論基礎(chǔ)和計(jì)算方法，以?xún)?yōu)化設(shè)計(jì)方案、提高產(chǎn)品質(zhì)量和降低成本。材料力學(xué)的研究對(duì)象與任務(wù)任務(wù)研究對(duì)象發(fā)展歷史材料力學(xué)起源于17世紀(jì)的歐洲，隨著工業(yè)ge命和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而逐漸成熟?，F(xiàn)狀目前，材料力學(xué)已經(jīng)成為一門(mén)高度發(fā)展、廣泛應(yīng)用和深入研究的學(xué)科，涉及航空航天、汽車(chē)、機(jī)械、建筑、電子等多個(gè)領(lǐng)域。同時(shí)，隨著新材料、新技術(shù)和新工藝的不斷涌現(xiàn)，材料力學(xué)面臨著新的挑zhan和機(jī)遇。材料力學(xué)的發(fā)展歷史與現(xiàn)狀材料力學(xué)的基本概念02應(yīng)力與應(yīng)變的概念應(yīng)力（Stress）單位面積上所承受的附加內(nèi)力，表示物體內(nèi)部各部分之間相互作用的內(nèi)力強(qiáng)度。應(yīng)變（Strain）物體在外力作用下產(chǎn)生的相對(duì)變形，表示物體形狀和尺寸的變化程度。應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系在一定的變形條件下，應(yīng)力與應(yīng)變成正比關(guān)系，這是材料力學(xué)研究的基礎(chǔ)。材料在外力作用下發(fā)生變形，當(dāng)外力撤去后能夠完全恢復(fù)原來(lái)形狀和尺寸的性質(zhì)。彈性材料在外力作用下發(fā)生變形，當(dāng)外力撤去后不能完全恢復(fù)原來(lái)形狀和尺寸，而保留一部分永久變形的性質(zhì)。塑性材料在外力作用下無(wú)明顯塑性變形而突然破壞的性質(zhì)。脆性材料在斷裂前吸收能量和進(jìn)行塑性變形的能力。韌性材料的力學(xué)性質(zhì)03穩(wěn)定性（Stability）結(jié)構(gòu)或構(gòu)件在受到微小擾動(dòng)后能夠恢復(fù)原有平衡狀態(tài)的能力，與結(jié)構(gòu)的幾何形狀、材料性質(zhì)和所受外力有關(guān)。01強(qiáng)度（Strength）材料抵抗破壞的能力，通常用單位面積上所能承受的最大應(yīng)力來(lái)表示。02剛度（Stiffness）材料抵抗變形的能力，即在外力作用下材料保持原有形狀和尺寸的能力。強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性的概念桿件的拉伸與壓縮03對(duì)桿件施加軸向拉力，使其產(chǎn)生軸向伸長(zhǎng)變形的力學(xué)過(guò)程。拉伸壓縮變形對(duì)桿件施加軸向壓力，使其產(chǎn)生軸向縮短變形的力學(xué)過(guò)程。桿件在拉伸或壓縮過(guò)程中形狀和尺寸的改變。030201拉伸與壓縮的基本概念拉伸與壓縮時(shí)的應(yīng)力與應(yīng)變桿件在拉伸或壓縮時(shí)所受的內(nèi)力與其橫截面積之比，表示單位面積上的內(nèi)力大小。桿件在拉伸或壓縮時(shí)變形量與原始尺寸之比，表示桿件的相對(duì)變形程度。外力去除后能夠完全恢復(fù)的變形。外力去除后不能恢復(fù)的變形。應(yīng)力應(yīng)變彈性變形塑性變形彈性模量屈服強(qiáng)度強(qiáng)度極限延伸率材料在拉伸與壓縮時(shí)的力學(xué)性質(zhì)01020304表示材料在彈性變形階段應(yīng)力與應(yīng)變之間的比例關(guān)系。表示材料開(kāi)始發(fā)生塑性變形時(shí)的應(yīng)力值。表示材料在拉伸或壓縮過(guò)程中所能承受的最大應(yīng)力值。表示材料在拉伸過(guò)程中斷裂前的伸長(zhǎng)程度。通過(guò)截取桿件的任意截面，分析截面上的內(nèi)力和應(yīng)力分布，進(jìn)而計(jì)算桿件的強(qiáng)度。截面法根據(jù)材料的力學(xué)性質(zhì)和受力情況，確定桿件在拉伸或壓縮時(shí)的許用應(yīng)力，以保證其安全使用。強(qiáng)度條件對(duì)于細(xì)長(zhǎng)桿件，在受到軸向壓力時(shí)可能會(huì)發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象，需要進(jìn)行穩(wěn)定性分析以確定其臨界載荷和失穩(wěn)形式。穩(wěn)定性分析拉伸與壓縮的強(qiáng)度計(jì)算材料的剪切與擠壓04剪切是一種金屬加工方法，通過(guò)刀片對(duì)金屬施加壓力，使其斷裂分離。剪切過(guò)程包括刀片壓入金屬和金屬滑移兩個(gè)階段。剪切擠壓是一種用于金屬成形的壓力加工方法。通過(guò)將坯料放置在模具中，并施加壓力使其產(chǎn)生塑性流動(dòng)，從而獲得所需形狀的制件。擠壓剪切與擠壓的基本概念剪切時(shí)的應(yīng)力與應(yīng)變剪切時(shí)，金屬受到來(lái)自刀片的壓力作用，產(chǎn)生剪切應(yīng)力和剪切應(yīng)變。剪切應(yīng)力與金屬的抗剪強(qiáng)度有關(guān)，而剪切應(yīng)變則反映了金屬的變形程度。擠壓時(shí)的應(yīng)力與應(yīng)變擠壓時(shí)，坯料受到來(lái)自沖頭或凸模的壓力作用，產(chǎn)生三向壓應(yīng)力和相應(yīng)的應(yīng)變。擠壓應(yīng)力和應(yīng)變的大小與坯料的塑性、模具形狀以及擠壓速度等因素有關(guān)。剪切與擠壓時(shí)的應(yīng)力與應(yīng)變材料在剪切與擠壓時(shí)的力學(xué)性質(zhì)材料的抗剪強(qiáng)度材料的抗剪強(qiáng)度是指材料在剪切過(guò)程中抵抗斷裂的能力。不同材料的抗剪強(qiáng)度不同，這與材料的成分、zu織結(jié)構(gòu)和加工狀態(tài)等因素有關(guān)。材料的塑性材料的塑性是指材料在受到外力作用時(shí)發(fā)生不可逆變形的能力。在擠壓過(guò)程中，材料的塑性對(duì)于制件的成形質(zhì)量具有重要影響。剪切強(qiáng)度計(jì)算剪切強(qiáng)度可以通過(guò)剪切試驗(yàn)或理論計(jì)算得到。剪切試驗(yàn)可以直接測(cè)量材料在剪切過(guò)程中的最大應(yīng)力和應(yīng)變；而理論計(jì)算則需要考慮材料的力學(xué)性質(zhì)、剪切面積以及剪切速度等因素。擠壓強(qiáng)度計(jì)算擠壓強(qiáng)度可以通過(guò)擠壓試驗(yàn)或數(shù)值模擬得到。擠壓試驗(yàn)可以測(cè)量坯料在擠壓過(guò)程中的應(yīng)力-應(yīng)變曲線(xiàn)，從而得到材料的擠壓強(qiáng)度；數(shù)值模擬則可以模擬擠壓過(guò)程，預(yù)測(cè)制件的成形質(zhì)量和力學(xué)性能。剪切與擠壓的強(qiáng)度計(jì)算材料的扭轉(zhuǎn)05扭轉(zhuǎn)力矩引起桿件扭轉(zhuǎn)的力偶矩稱(chēng)為扭轉(zhuǎn)力矩。扭轉(zhuǎn)定義扭轉(zhuǎn)是指桿件受到大小相等、方向相反且作用平面垂直于桿件軸線(xiàn)的力偶作用，使桿件的橫截面繞軸線(xiàn)產(chǎn)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的變形形式。扭轉(zhuǎn)角桿件橫截面繞軸線(xiàn)轉(zhuǎn)過(guò)的角度稱(chēng)為扭轉(zhuǎn)角。扭轉(zhuǎn)的基本概念在扭轉(zhuǎn)時(shí)，與桿件軸線(xiàn)成45°角的斜截面上將產(chǎn)生最大切應(yīng)力。切應(yīng)力與切應(yīng)力相對(duì)應(yīng)的應(yīng)變稱(chēng)為切應(yīng)變，表示桿件在扭轉(zhuǎn)時(shí)的變形程度。切應(yīng)變?cè)趶椥苑秶鷥?nèi)，切應(yīng)力與切應(yīng)變成正比關(guān)系，符合胡克定律。應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系扭轉(zhuǎn)時(shí)的應(yīng)力與應(yīng)變彈性模量與剪切模量材料在扭轉(zhuǎn)時(shí)表現(xiàn)出的力學(xué)性質(zhì)與彈性模量和剪切模量有關(guān)。泊松比材料在扭轉(zhuǎn)時(shí)，橫向收縮與縱向伸長(zhǎng)之比稱(chēng)為泊松比。材料的失效形式在扭轉(zhuǎn)過(guò)程中，材料可能因超過(guò)其承受極限而發(fā)生失效，如斷裂、塑性變形等。材料在扭轉(zhuǎn)時(shí)的力學(xué)性質(zhì)為保證桿件在扭轉(zhuǎn)時(shí)不發(fā)生失效，需滿(mǎn)足強(qiáng)度條件，即最大切應(yīng)力不超過(guò)材料的許用切應(yīng)力。強(qiáng)度條件截面系數(shù)是與桿件截面形狀和尺寸有關(guān)的參數(shù)，用于計(jì)算切應(yīng)力。截面系數(shù)根據(jù)已知條件和強(qiáng)度條件對(duì)桿件進(jìn)行強(qiáng)度校核，以判斷其是否滿(mǎn)足使用要求。強(qiáng)度校核扭轉(zhuǎn)的強(qiáng)度計(jì)算材料的彎曲06彎曲類(lèi)型根據(jù)外力作用方式和材料性質(zhì)的不同，彎曲可分為彈性彎曲和塑性彎曲。彎曲原理材料彎曲的實(shí)質(zhì)是材料內(nèi)部應(yīng)力分布的改變，導(dǎo)致材料發(fā)生形變。彎曲定義彎曲是指材料在受到外力作用時(shí)，其形狀發(fā)生改變，形成一定曲率或角度的過(guò)程。彎曲的基本概念彎曲時(shí)的應(yīng)力與應(yīng)變應(yīng)力分布在彎曲過(guò)程中，材料內(nèi)部不同位置的應(yīng)力大小和方向不同，形成特定的應(yīng)力分布。應(yīng)變狀態(tài)隨著應(yīng)力的改變，材料發(fā)生形變，不同位置的應(yīng)變狀態(tài)也不同。應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系在彈性范圍內(nèi)，應(yīng)力與應(yīng)變成正比關(guān)系，符合胡克定律。123材料在彎曲時(shí)的剛度，反映了材料抵抗彈性形變的能力。彈性模量材料在彎曲過(guò)程中開(kāi)始發(fā)生塑性形變的應(yīng)力值。屈服強(qiáng)度材料在彎曲過(guò)程中所能承受的最大應(yīng)力值?？箯潖?qiáng)度材料在彎曲時(shí)的力學(xué)性質(zhì)根據(jù)材料力學(xué)原理，可以推導(dǎo)出彎曲正應(yīng)力的計(jì)算公式，用于計(jì)算材料在彎曲時(shí)的應(yīng)力值。彎曲正應(yīng)力計(jì)算公式針對(duì)彎曲過(guò)程中產(chǎn)生的切應(yīng)力，也有相應(yīng)的計(jì)算公式。彎曲切應(yīng)力計(jì)算公式通過(guò)比較計(jì)算得到的應(yīng)力值與材料的許用應(yīng)力值，可以判斷材料在彎曲時(shí)是否會(huì)發(fā)生破壞。強(qiáng)度校核方法彎曲的強(qiáng)度計(jì)算材料力學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法07實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)設(shè)備實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析拉伸實(shí)驗(yàn)測(cè)定材料在拉伸載荷下的力學(xué)性能，如彈性模量、屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度等。將試樣裝夾在試驗(yàn)機(jī)上，施加拉伸載荷，記錄載荷和位移數(shù)據(jù)，直至試樣斷裂。拉伸試驗(yàn)機(jī)、引伸計(jì)、夾具等。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制應(yīng)力-應(yīng)變曲線(xiàn)，計(jì)算材料的力學(xué)性能指標(biāo)。測(cè)定材料在壓縮載荷下的力學(xué)性能，如壓縮強(qiáng)度、彈性模量等。實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)設(shè)備實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析壓縮試驗(yàn)機(jī)、壓頭、夾具等。將試樣放置在壓頭之間，施加壓縮載荷，記錄載荷和位移數(shù)據(jù)，觀(guān)察試樣的變形和破壞情況。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制應(yīng)力-應(yīng)變曲線(xiàn)，計(jì)算材料的壓縮性能指標(biāo)。壓縮實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)設(shè)備實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析剪切實(shí)驗(yàn)剪切試驗(yàn)機(jī)、剪切夾具等。將試樣裝夾在剪切夾具中，施加剪切載荷，記錄載荷和位移數(shù)據(jù)，觀(guān)察試樣的剪切破壞情況。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算材料的剪切性能指標(biāo)，評(píng)估材料的抗剪切能力。測(cè)定材料在剪切載荷下的力學(xué)性能，如剪切強(qiáng)度、剪切模量等。測(cè)定材料在扭轉(zhuǎn)載荷下的力學(xué)性能，如扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度、扭轉(zhuǎn)模量等。實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶⒃嚇友b夾在扭轉(zhuǎn)夾具中，施加扭轉(zhuǎn)載荷，記錄扭矩和轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)，觀(guān)察試樣的扭轉(zhuǎn)破壞情況。實(shí)驗(yàn)步驟扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)、扭轉(zhuǎn)夾具等。實(shí)驗(yàn)設(shè)備根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算材料的扭轉(zhuǎn)性能指標(biāo)，評(píng)估材料的抗扭轉(zhuǎn)能力。實(shí)驗(yàn)