交大材料力學(xué)課件

交大材料力學(xué)課件目錄contents課程概述與目標(biāo)材料力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)桿件受力分析與強(qiáng)度計(jì)算組合變形與復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)分析壓桿穩(wěn)定性分析與校核方法疲勞強(qiáng)度概念及影響因素分析材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)方法及數(shù)據(jù)處理技巧課程總結(jié)與展望課程概述與目標(biāo)01

材料力學(xué)基本概念材料力學(xué)的定義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)定性等力學(xué)行為的學(xué)科。材料力學(xué)的研究對(duì)象包括金屬、非金屬、復(fù)合材料等在內(nèi)的各種工程材料。材料力學(xué)的基本假設(shè)連續(xù)性假設(shè)、均勻性假設(shè)、各向同性假設(shè)等。掌握材料力學(xué)的基本原理和方法，能夠分析和解決工程實(shí)際問題。理解材料力學(xué)的基本概念、基本理論和基本方法；掌握材料的力學(xué)性能和試驗(yàn)方法；能夠運(yùn)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行簡(jiǎn)單的工程設(shè)計(jì)和分析。課程目標(biāo)與要求課程要求課程目標(biāo)《材料力學(xué)》（第X版），XXX主編，高等教育出版社。教材《材料力學(xué)教程》、《材料力學(xué)解題指導(dǎo)》、《材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)》等。參考書目教材及參考書目學(xué)習(xí)方法注重理論與實(shí)踐相結(jié)合，多做習(xí)題和實(shí)驗(yàn)，加深對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解和掌握。學(xué)習(xí)建議認(rèn)真聽講，做好筆記；及時(shí)復(fù)習(xí)鞏固所學(xué)知識(shí)；積極參與課堂討論和實(shí)驗(yàn)活動(dòng)；多閱讀相關(guān)文獻(xiàn)和資料，拓寬知識(shí)面。學(xué)習(xí)方法與建議材料力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)02物體內(nèi)部單位面積上所承受的力，表示物體受力后的內(nèi)部反應(yīng)。應(yīng)力定義應(yīng)變定義應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系物體在受到外力作用時(shí)產(chǎn)生的形狀和尺寸變化，表示物體變形的程度。在一定的變形范圍內(nèi)，應(yīng)力與應(yīng)變成正比，遵循胡克定律。030201應(yīng)力與應(yīng)變概念研究物體在彈性范圍內(nèi)的力學(xué)行為，即物體受力后能夠恢復(fù)原狀的性質(zhì)。彈性力學(xué)研究對(duì)象連續(xù)性假設(shè)、均勻性假設(shè)、各向同性假設(shè)、小變形假設(shè)等。彈性力學(xué)基本假設(shè)包括平衡方程、幾何方程、物理方程等，用于描述彈性體的力學(xué)行為。彈性力學(xué)基本方程彈性力學(xué)基礎(chǔ)研究物體在塑性范圍內(nèi)的力學(xué)行為，即物體受力后不能恢復(fù)原狀而產(chǎn)生永久變形的性質(zhì)。塑性力學(xué)研究對(duì)象除了彈性力學(xué)的假設(shè)外，還需考慮材料的塑性性質(zhì)，如屈服準(zhǔn)則、流動(dòng)法則等。塑性力學(xué)基本假設(shè)包括屈服準(zhǔn)則、本構(gòu)方程、塑性勢(shì)理論等，用于描述塑性體的力學(xué)行為。塑性力學(xué)基本方程塑性力學(xué)基礎(chǔ)斷裂力學(xué)基本假設(shè)假設(shè)材料是均勻連續(xù)的，裂紋尖端存在應(yīng)力集中現(xiàn)象。斷裂力學(xué)研究對(duì)象研究物體在裂紋存在下的力學(xué)行為，即裂紋的擴(kuò)展規(guī)律和物體的斷裂準(zhǔn)則。斷裂力學(xué)基本方程包括線彈性斷裂力學(xué)方程、彈塑性斷裂力學(xué)方程等，用于描述裂紋的擴(kuò)展和物體的斷裂行為。此外，還涉及斷裂韌度、應(yīng)力強(qiáng)度因子等概念。斷裂力學(xué)基礎(chǔ)桿件受力分析與強(qiáng)度計(jì)算03拉伸是指桿件受到軸向拉力作用，壓縮是指桿件受到軸向壓力作用。拉伸與壓縮的概念通過截面法可以求出桿件在拉伸或壓縮時(shí)的內(nèi)力，即軸力。截面法求內(nèi)力在拉伸或壓縮過程中，桿件的應(yīng)力和應(yīng)變之間存在一定的關(guān)系，可以通過胡克定律來描述。應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系為保證桿件在拉伸或壓縮時(shí)不發(fā)生破壞，必須滿足一定的強(qiáng)度條件，即桿件內(nèi)的最大工作應(yīng)力不超過材料的許用應(yīng)力。強(qiáng)度條件拉伸與壓縮強(qiáng)度計(jì)算剪切與擠壓的概念01剪切是指桿件受到垂直于軸線的外力作用，擠壓是指桿件在局部范圍內(nèi)受到壓力作用。剪切與擠壓的實(shí)力計(jì)算02通過受力分析可以計(jì)算出桿件在剪切或擠壓時(shí)的實(shí)力，進(jìn)而求出剪切面或擠壓面上的應(yīng)力。強(qiáng)度條件03為保證桿件在剪切或擠壓時(shí)不發(fā)生破壞，必須滿足一定的強(qiáng)度條件，即剪切面或擠壓面上的最大工作應(yīng)力不超過材料的許用剪切應(yīng)力或許用擠壓應(yīng)力。剪切與擠壓強(qiáng)度計(jì)算123彎曲正應(yīng)力是指桿件在彎曲時(shí)產(chǎn)生的正應(yīng)力。彎曲正應(yīng)力的概念通過截面法可以求出桿件在彎曲時(shí)的內(nèi)力，即彎矩，進(jìn)而根據(jù)彎矩和桿件的截面幾何性質(zhì)計(jì)算出彎曲正應(yīng)力。彎曲正應(yīng)力的計(jì)算為保證桿件在彎曲時(shí)不發(fā)生破壞，必須滿足一定的強(qiáng)度條件，即桿件內(nèi)的最大彎曲正應(yīng)力不超過材料的許用彎曲正應(yīng)力。強(qiáng)度條件彎曲正應(yīng)力及強(qiáng)度條件彎曲切應(yīng)力的概念彎曲切應(yīng)力是指桿件在彎曲時(shí)產(chǎn)生的切應(yīng)力。彎曲切應(yīng)力的計(jì)算彎曲切應(yīng)力的計(jì)算比較復(fù)雜，一般需要根據(jù)桿件的受力情況和截面幾何性質(zhì)進(jìn)行具體分析。強(qiáng)度條件為保證桿件在彎曲時(shí)不發(fā)生破壞，必須滿足一定的強(qiáng)度條件，即桿件內(nèi)的最大彎曲切應(yīng)力不超過材料的許用彎曲切應(yīng)力。同時(shí)，還需要考慮桿件的穩(wěn)定性和疲勞強(qiáng)度等因素。彎曲切應(yīng)力及強(qiáng)度條件組合變形與復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)分析04010204拉伸（壓縮）與彎曲組合變形拉伸（壓縮）與彎曲的基本變形特點(diǎn)組合變形的產(chǎn)生原因及分類拉伸（壓縮）與彎曲組合變形的應(yīng)力與應(yīng)變分析典型例題解析與計(jì)算方法03扭轉(zhuǎn)與彎曲的基本變形特點(diǎn)扭轉(zhuǎn)與彎曲組合變形的產(chǎn)生條件組合變形的應(yīng)力與應(yīng)變分布規(guī)律扭轉(zhuǎn)與彎曲組合變形的強(qiáng)度與剛度計(jì)算01020304扭轉(zhuǎn)與彎曲組合變形復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)的概念及分類空間應(yīng)力狀態(tài)分析的簡(jiǎn)介平面應(yīng)力狀態(tài)分析的基本方法復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下的應(yīng)變能密度與畸變能密度復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)分析簡(jiǎn)介強(qiáng)度理論及其應(yīng)用材料的破壞形式與強(qiáng)度理論強(qiáng)度理論在組合變形中的應(yīng)用舉例四種常用強(qiáng)度理論的適用范圍及特點(diǎn)強(qiáng)度理論與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比分析壓桿穩(wěn)定性分析與校核方法05壓桿穩(wěn)定性指壓桿在受到壓力作用時(shí)保持原有平衡狀態(tài)的能力。失穩(wěn)形式包括彈性失穩(wěn)和塑性失穩(wěn)，彈性失穩(wěn)是壓桿在臨界力作用下發(fā)生的屈曲變形，塑性失穩(wěn)則是壓桿在壓力作用下產(chǎn)生塑性變形而喪失承載能力。壓桿穩(wěn)定性概念及失穩(wěn)形式Pcr=π^2*E*I/(L^2)，其中Pcr為臨界力，E為彈性模量，I為截面慣性矩，L為壓桿長(zhǎng)度。該公式適用于細(xì)長(zhǎng)壓桿臨界力的計(jì)算。歐拉公式σcr=Pcr/A，其中A為壓桿截面積。臨界應(yīng)力是判斷壓桿是否失穩(wěn)的重要參數(shù)。臨界應(yīng)力細(xì)長(zhǎng)壓桿臨界力計(jì)算公式歐拉公式適用范圍及修正方法適用范圍歐拉公式適用于細(xì)長(zhǎng)壓桿，即長(zhǎng)細(xì)比（L/r）較大的壓桿。對(duì)于短粗壓桿，由于端部約束和剪切變形的影響，歐拉公式需要進(jìn)行修正。修正方法引入穩(wěn)定系數(shù)φ，對(duì)歐拉公式進(jìn)行修正，得到修正后的臨界力計(jì)算公式：Pcr'=φ*Pcr。穩(wěn)定系數(shù)φ與壓桿的長(zhǎng)細(xì)比、材料性質(zhì)等因素有關(guān)。安全系數(shù)法通過比較壓桿的工作應(yīng)力與臨界應(yīng)力的大小，判斷壓桿是否失穩(wěn)。一般要求工作應(yīng)力小于臨界應(yīng)力的某一比例（即安全系數(shù)），以保證壓桿的穩(wěn)定性。折減系數(shù)法在壓桿的設(shè)計(jì)過程中，引入折減系數(shù)對(duì)材料的許用應(yīng)力進(jìn)行折減，以考慮壓桿穩(wěn)定性的影響。折減系數(shù)與壓桿的長(zhǎng)細(xì)比、材料性質(zhì)等因素有關(guān)。有限元法利用有限元分析軟件對(duì)壓桿進(jìn)行穩(wěn)定性分析，可以得到更為準(zhǔn)確的結(jié)果。有限元法可以考慮各種復(fù)雜因素對(duì)壓桿穩(wěn)定性的影響，如材料非線性、幾何非線性等。壓桿穩(wěn)定性校核方法疲勞強(qiáng)度概念及影響因素分析06在交變應(yīng)力作用下，材料或構(gòu)件經(jīng)過一定循環(huán)次數(shù)后發(fā)生的斷裂或損傷。疲勞破壞現(xiàn)象具有突發(fā)性、局部性、對(duì)缺陷敏感等。疲勞破壞特點(diǎn)疲勞破壞現(xiàn)象及特點(diǎn)疲勞極限材料在無限多次交變應(yīng)力作用下而不破壞的最大應(yīng)力值。應(yīng)力-壽命曲線描述材料在不同應(yīng)力水平下疲勞壽命的曲線，是疲勞設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。疲勞極限與應(yīng)力-壽命曲線應(yīng)力集中尺寸效應(yīng)表面狀態(tài)加載頻率和波形影響疲勞強(qiáng)度因素分析01020304構(gòu)件截面尺寸突變處易產(chǎn)生應(yīng)力集中，降低疲勞強(qiáng)度。材料尺寸越大，疲勞強(qiáng)度越低。表面粗糙度、腐蝕和劃痕等缺陷會(huì)降低疲勞強(qiáng)度。加載頻率和波形對(duì)疲勞強(qiáng)度有一定影響。降低應(yīng)力集中表面強(qiáng)化處理合理選材改善工作環(huán)境提高疲勞強(qiáng)度措施優(yōu)化構(gòu)件設(shè)計(jì)，減少截面尺寸突變。選擇具有高疲勞強(qiáng)度的材料。采用噴丸、滾壓等工藝提高表面強(qiáng)度和硬度。降低腐蝕、溫度等環(huán)境因素的影響。材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)方法及數(shù)據(jù)處理技巧07VS通過材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生掌握材料的基本力學(xué)性能指標(biāo)及其測(cè)試方法，加深對(duì)材料力學(xué)行為的理解，提高分析問題和解決問題的能力。實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生應(yīng)嚴(yán)格遵守實(shí)驗(yàn)室規(guī)章制度，認(rèn)真聽取教師講解，獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)記錄，保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。實(shí)驗(yàn)?zāi)康牟牧狭W(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵髩嚎s實(shí)驗(yàn)通過壓縮試驗(yàn)機(jī)對(duì)試樣施加壓縮力，測(cè)定材料的壓縮變形、抗壓強(qiáng)度等性能指標(biāo)。沖擊實(shí)驗(yàn)通過沖擊試驗(yàn)機(jī)對(duì)試樣施加沖擊載荷，測(cè)定材料的沖擊韌性和吸收能量等性能指標(biāo)。彎曲實(shí)驗(yàn)通過彎曲試驗(yàn)機(jī)對(duì)試樣施加彎曲力，測(cè)定材料的抗彎強(qiáng)度、彎曲模量等性能指標(biāo)。拉伸實(shí)驗(yàn)通過拉伸試驗(yàn)機(jī)對(duì)試樣施加拉伸力，測(cè)定材料的彈性模量、屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度等力學(xué)性能指標(biāo)。常見材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)方法介紹實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理技巧與誤差分析學(xué)生應(yīng)熟練掌握實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法，如平均值法、最小二乘法等，以減小實(shí)驗(yàn)誤差，提高數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。數(shù)據(jù)處理技巧學(xué)生應(yīng)了解實(shí)驗(yàn)誤差的來源和分類，學(xué)會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行誤差分析，判斷實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性。誤差分析實(shí)驗(yàn)報(bào)告應(yīng)按照規(guī)定的格式撰寫，包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與數(shù)據(jù)分析、結(jié)論與建議等部分。報(bào)告格式實(shí)驗(yàn)報(bào)告應(yīng)內(nèi)容完整、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、分析合理、結(jié)論明確，文字通順、圖表清晰。同時(shí)，應(yīng)注明實(shí)驗(yàn)中所使用的儀器設(shè)備和參考文獻(xiàn)。內(nèi)容要求學(xué)生應(yīng)按時(shí)完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告并提交給教師批閱。教師應(yīng)及時(shí)給出評(píng)閱意見和成績(jī)?cè)u(píng)定。報(bào)告提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫規(guī)范和要求課程總結(jié)與展望08課程重點(diǎn)內(nèi)容回顧材料力學(xué)基本概念包括應(yīng)力、應(yīng)變、彈性模量、泊松比等，這些是材料力學(xué)的基礎(chǔ)，對(duì)于理解材料的力學(xué)行為至關(guān)重要。材料的拉伸與壓縮詳細(xì)講解了材料在拉伸和壓縮過程中的力學(xué)行為，包括胡克定律、屈服點(diǎn)、抗拉強(qiáng)度等概念。材料的剪切與扭轉(zhuǎn)介紹了材料在剪切和扭轉(zhuǎn)作用下的力學(xué)響應(yīng)，以及相關(guān)的計(jì)算公式和實(shí)驗(yàn)方法。材料的彎曲講解了梁在彎曲時(shí)的內(nèi)力分布、應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系以及彎曲變形的計(jì)算方法。03對(duì)實(shí)驗(yàn)方法和技能的掌握情況通過實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)和實(shí)踐，掌握了材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本方法和技能，能夠獨(dú)立完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)。01對(duì)基本概念的理解程度通過課堂學(xué)習(xí)和課后復(fù)習(xí)，對(duì)應(yīng)力、應(yīng)變等基本概念有了深入的理解。02對(duì)材料力學(xué)行為的掌握情況通過分析和解決實(shí)際問題，對(duì)材料的拉伸、壓縮、剪切、扭轉(zhuǎn)和彎曲等力學(xué)行為有了全面的掌握。知識(shí)點(diǎn)掌握情況自我