《西工大彈性力學》課件

《西工大彈性力學》課程概述目標掌握彈性力學的基本理論和計算方法，為后續(xù)學習專業(yè)課程打下堅實基礎。內容包括應力應變分析、材料力學性能、構件強度理論、疲勞強度分析、穩(wěn)定性分析等。方法以理論分析、計算和實驗相結合的方式進行教學。力的基本概念力的大小力的量值通常用牛頓（N）來衡量，表示力的強度。力的方向力的方向表示力作用的趨勢，可以用箭頭來表示。力的作用點力的作用點表示力作用于物體的位置，通常用一個點來表示。應變的基本概念1變形描述應變是指物體在受力作用下發(fā)生的形變程度。2長度變化應變通常用形變后的長度與原長度之比表示。3無量綱量應變是一個無量綱的物理量，表示物體在形變過程中的相對變化。應力與應變的關系1胡克定律彈性范圍內，應力與應變成正比2泊松比橫向應變與軸向應變的比值3彈性模量應力與應變的比例系數(shù)幾何邊界條件固定邊界結構的某些點被固定，不允許位移。自由邊界結構的某些點沒有約束，允許自由運動?；瑒舆吔缃Y構的某些點僅允許沿特定方向運動。受拉/受壓構件的應力分析1外力分析確定作用于構件上的外力的大小、方向和作用點。2截面分析選擇合適的截面，并確定截面的形狀和尺寸。3應力計算根據(jù)外力和截面尺寸，計算構件內部的應力大小和方向。4應力分布繪制應力分布圖，以了解應力在構件內部的變化情況。受剪力構件的應力分析1剪切應力平行于截面的內力2剪切應變截面變形3剪切強度抵抗剪切破壞的能力扭轉構件的應力分析扭轉應力當扭矩施加到桿件時，桿件截面上會產生剪切應力，稱為扭轉應力。扭轉角扭轉應力會導致桿件發(fā)生扭轉變形，即桿件截面繞其軸線旋轉的角度稱為扭轉角。扭轉強度扭轉強度是指桿件在發(fā)生破壞前的最大扭轉力矩。彎曲構件的應力分析1彎曲應力彎曲構件在彎矩作用下產生的應力，與彎矩和截面形狀有關。2中性軸彎曲構件中受力最小的部分，其應力為零。3應力分布彎曲應力在截面上呈線性分布，最大值出現(xiàn)在最遠離中性軸的位置。組合受力構件的應力分析1軸向力拉伸或壓縮2剪切力扭轉或彎曲3組合受力多個力的共同作用組合受力構件是指同時承受兩種或多種外力的構件。例如，同時承受拉伸和彎曲的梁，或者同時承受扭轉和剪切的軸。分析組合受力構件的應力，需要將不同外力的影響疊加起來，綜合考慮其對構件的整體影響。不同材料性質鋼材高強度、高硬度、高韌性、高彈性模量鋁材輕質、耐腐蝕、導熱性能好木材可再生、輕質、加工性能好、隔熱性能好橡膠彈性好、耐磨、隔熱性能好、耐腐蝕材料力學參數(shù)的測試方法拉伸試驗測試材料在拉伸載荷作用下的強度、塑性、韌性等力學性能。壓縮試驗測試材料在壓縮載荷作用下的抗壓強度和變形特性。彎曲試驗測試材料在彎曲載荷作用下的抗彎強度和撓度。剪切試驗測試材料在剪切載荷作用下的抗剪強度和變形特性。構件在靜載作用下的變形分析1應變材料形變2應力內部作用力3變形幾何形狀改變構件在動載作用下的變形分析動載荷類型沖擊載荷、振動載荷、脈沖載荷等。動態(tài)分析方法模態(tài)分析、振動分析、沖擊分析等。影響因素載荷頻率、阻尼、材料的動態(tài)特性等。應用場景橋梁、飛機機翼、高速列車等。構件在溫度變化條件下的變形分析1熱膨脹系數(shù)材料在溫度變化時，體積或長度發(fā)生改變的程度。不同的材料有不同的熱膨脹系數(shù)。2溫度應力由于溫度變化引起的構件內部應力，當構件被限制變形時會產生。3熱應力分析計算由于溫度變化引起的構件內部應力和變形，涉及熱膨脹系數(shù)、溫度變化量和構件的約束條件。構件在復合載荷作用下的變形分析疊加原理對于線性彈性材料，復合載荷作用下的變形可以通過將每個單獨載荷作用下的變形疊加得到。應力分析分析復合載荷下構件各部分的應力分布，確定最大應力位置。變形分析根據(jù)應力分布計算構件的總變形，包括線性和角變形。強度校核將最大應力與材料的許用應力進行比較，確保構件在復合載荷作用下安全可靠。構件的位移方程描述構件在載荷作用下的變形和位移?？紤]構件的幾何形狀和邊界條件。反映材料的彈性性質和力學性能。構件的應力方程應力方程描述構件內部應力分布的數(shù)學表達式，是彈性力學中的核心內容。求解通過求解應力方程，可以確定構件內部的應力狀態(tài)。應用應力方程廣泛應用于工程設計，幫助工程師預測構件的強度和安全性。構件軸向、彎曲、剪切和扭轉應力的計算軸向應力軸向應力是由于外力作用在構件橫截面上產生的應力，計算公式為應力等于力除以面積。彎曲應力彎曲應力是由于彎矩作用在構件橫截面上產生的應力，計算公式為應力等于彎矩乘以截面慣性矩除以截面距離中性軸的距離。剪切應力剪切應力是由于剪力作用在構件橫截面上產生的應力，計算公式為應力等于剪力除以面積。扭轉應力扭轉應力是由于扭矩作用在構件橫截面上產生的應力，計算公式為應力等于扭矩乘以截面極慣性矩除以截面半徑。構件應力集中問題分析幾何形狀變化孔洞、缺口、螺紋等幾何形狀變化會引起應力集中。載荷類型集中載荷、沖擊載荷等會加劇應力集中現(xiàn)象。材料性質材料的脆性、硬度等會影響應力集中程度。構件強度理論及安全系數(shù)計算強度理論確定構件在各種復雜應力狀態(tài)下發(fā)生破壞的條件。安全系數(shù)用來衡量構件抵抗破壞的能力，并確保構件在工作狀態(tài)下不會發(fā)生失效。構件的疲勞強度分析1循環(huán)載荷疲勞失效是指構件在循環(huán)載荷作用下發(fā)生的斷裂。2應力集中應力集中是疲勞失效的重要因素，它會導致局部應力水平大幅提高。3疲勞壽命疲勞壽命是指構件在循環(huán)載荷作用下能夠承受的循環(huán)次數(shù)。構件的屈曲穩(wěn)定性分析了解構件在壓縮載荷下的穩(wěn)定性問題，分析構件屈曲失效模式。掌握歐拉公式和臨界載荷的概念，計算構件的屈曲臨界載荷。學習考慮幾何參數(shù)、材料特性和邊界條件對構件屈曲的影響。材料力學實驗教學實驗目的驗證理論知識，培養(yǎng)實驗技能，提升動手能力。實驗內容材料力學基本參數(shù)測試，構件受力變形測量，疲勞強度試驗，屈曲穩(wěn)定性試驗。實驗方法傳統(tǒng)實驗方法與現(xiàn)代測試技術相結合，保證實驗數(shù)據(jù)的準確性。材料力學實驗報告撰寫規(guī)范格式嚴格按照實驗報告模板撰寫，包含實驗目的、步驟、數(shù)據(jù)、分析和結論等內容。數(shù)據(jù)準確性確保實驗數(shù)據(jù)真實可靠，并進行必要的誤差分析和數(shù)據(jù)處理。分析深刻對實驗結果進行深入分析，結合理論知識得出合理的結論，并提出改進建議。材料力學課程總結知識回顧回顧課程內容，包括力學基本概念、應力應變關系、材料性能、構件強度分析、穩(wěn)定性分析等技能提升掌握分析和解決實際工程問題的能力，包括力學分析、強度計算、穩(wěn)定性分析等未來展望為后續(xù)課程學習和專業(yè)發(fā)展奠定堅實基礎，例如結構力學、振動學等課程學習指導與建議預習課前認真預習，了解課程內容，有助于提高課堂效率。課堂筆記課堂認真聽講，做好筆記，及時復習鞏固。課后練習課后及時完成作業(yè)，并進行練習，加深理解和運用。尋求幫助