材料力學(xué)教學(xué)20XXWORK匯報人：文小庫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)的實驗方法引言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、強度、剛度和穩(wěn)定性等方面問題的學(xué)科。定義材料力學(xué)是工程設(shè)計和制造中的重要基礎(chǔ)，對于保證工程結(jié)構(gòu)的安全、經(jīng)濟和壽命具有關(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。通過分析材料的力學(xué)性能和行為，為工程設(shè)計和制造提供理論基礎(chǔ)和計算方法，以優(yōu)化設(shè)計方案、提高產(chǎn)品質(zhì)量和降低成本。材料力學(xué)的研究對象與任務(wù)任務(wù)研究對象發(fā)展歷史材料力學(xué)起源于17世紀的歐洲，隨著工業(yè)ge命和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而逐漸成熟。現(xiàn)狀目前，材料力學(xué)已經(jīng)成為一門高度發(fā)展、廣泛應(yīng)用和深入研究的學(xué)科，涉及航空航天、汽車、機械、建筑、電子等多個領(lǐng)域。同時，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)力強度。應(yīng)變（Strain）物體在外力作用下產(chǎn)生的相對變形，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。強度、剛度和穩(wěn)定性的概念桿件的拉伸與壓縮03對桿件施加軸向拉力，使其產(chǎn)生軸向伸長變形的力學(xué)過程。拉伸壓縮變形對桿件施加軸向壓力，使其產(chǎn)生軸向縮短變形的力學(xué)過程。桿件在拉伸或壓縮過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的應(yīng)力與應(yīng)變桿件在拉伸或壓縮時所受的內(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變形量與原始尺寸之比，表示桿件的相對變形程度。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度強度極限延伸率材料在拉伸與壓縮時的力學(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。表示材料開始發(fā)生塑性變形時的應(yīng)力值。表示材料在拉伸或壓縮過程中所能承受的最大應(yīng)力值。表示材料在拉伸過程中斷裂前的伸長程度。通過截取桿件的任意截面，分析截面上的內(nèi)力和應(yīng)力分布，進而計算桿件的強度。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的許用應(yīng)力，以保證其安全使用。強度條件對于細長桿件，在受到軸向壓力時可能會發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象，需要進行穩(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度計算材料的剪切與擠壓04剪切是一種金屬加工方法，通過刀片對金屬施加壓力，使其斷裂分離。剪切過程包括刀片壓入金屬和金屬滑移兩個階段。剪切擠壓是一種用于金屬成形的壓力加工方法。通過將坯料放置在模具中，并施加壓力使其產(chǎn)生塑性流動，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的應(yīng)力與應(yīng)變剪切時，金屬受到來自刀片的壓力作用，產(chǎn)生剪切應(yīng)力和剪切應(yīng)變。剪切應(yīng)力與金屬的抗剪強度有關(guān)，而剪切應(yīng)變則反映了金屬的變形程度。擠壓時的應(yīng)力與應(yīng)變擠壓時，坯料受到來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)。剪切與擠壓時的應(yīng)力與應(yīng)變材料在剪切與擠壓時的力學(xué)性質(zhì)材料的抗剪強度材料的抗剪強度是指材料在剪切過程中抵抗斷裂的能力。不同材料的抗剪強度不同，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發(fā)生不可逆變形的能力。在擠壓過程中，材料的塑性對于制件的成形質(zhì)量具有重要影響。剪切強度計算剪切強度可以通過剪切試驗或理論計算得到。剪切試驗可以直接測量材料在剪切過程中的最大應(yīng)力和應(yīng)變；而理論計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。擠壓強度計算擠壓強度可以通過擠壓試驗或數(shù)值模擬得到。擠壓試驗可以測量坯料在擠壓過程中的應(yīng)力-應(yīng)變曲線，從而得到材料的擠壓強度；數(shù)值模擬則可以模擬擠壓過程，預(yù)測制件的成形質(zhì)量和力學(xué)性能。剪切與擠壓的強度計算材料的扭轉(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的力偶作用，使桿件的橫截面繞軸線產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動的變形形式。扭轉(zhuǎn)角桿件橫截面繞軸線轉(zhuǎn)過的角度稱為扭轉(zhuǎn)角。扭轉(zhuǎn)的基本概念在扭轉(zhuǎn)時，與桿件軸線成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)力相對應(yīng)的應(yīng)變稱為切應(yīng)變，表示桿件在扭轉(zhuǎn)時的變形程度。切應(yīng)變在彈性范圍內(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)時的應(yīng)力與應(yīng)變彈性模量與剪切模量材料在扭轉(zhuǎn)時表現(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，橫向收縮與縱向伸長之比稱為泊松比。材料的失效形式在扭轉(zhuǎn)過程中，材料可能因超過其承受極限而發(fā)生失效，如斷裂、塑性變形等。材料在扭轉(zhuǎn)時的力學(xué)性質(zhì)為保證桿件在扭轉(zhuǎn)時不發(fā)生失效，需滿足強度條件，即最大切應(yīng)力不超過材料的許用切應(yīng)力。強度條件截面系數(shù)是與桿件截面形狀和尺寸有關(guān)的參數(shù)，用于計算切應(yīng)力。截面系數(shù)根據(jù)已知條件和強度條件對桿件進行強度校核，以判斷其是否滿足使用要求。強度校核扭轉(zhuǎn)的強度計算材料的彎曲06彎曲類型根據(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，其形狀發(fā)生改變，形成一定曲率或角度的過程。彎曲的基本概念彎曲時的應(yīng)力與應(yīng)變應(yīng)力分布在彎曲過程中，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程中開始發(fā)生塑性形變的應(yīng)力值。屈服強度材料在彎曲過程中所能承受的最大應(yīng)力值?？箯潖姸炔牧显趶澢鷷r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)力的計算公式，用于計算材料在彎曲時的應(yīng)力值。彎曲正應(yīng)力計算公式針對彎曲過程中產(chǎn)生的切應(yīng)力，也有相應(yīng)的計算公式。彎曲切應(yīng)力計算公式通過比較計算得到的應(yīng)力值與材料的許用應(yīng)力值，可以判斷材料在彎曲時是否會發(fā)生破壞。強度校核方法彎曲的強度計算材料力學(xué)的實驗方法07實驗?zāi)康膶嶒炘O(shè)備實驗步驟實驗結(jié)果分析拉伸實驗測定材料在拉伸載荷下的力學(xué)性能，如彈性模量、屈服強度、抗拉強度等。將試樣裝夾在試驗機上，施加拉伸載荷，記錄載荷和位移數(shù)據(jù)，直至試樣斷裂。拉伸試驗機、引伸計、夾具等。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪制應(yīng)力-應(yīng)變曲線，計算材料的力學(xué)性能指標(biāo)。測定材料在壓縮載荷下的力學(xué)性能，如壓縮強度、彈性模量等。實驗?zāi)康膶嶒炘O(shè)備實驗步驟實驗結(jié)果分析壓縮試驗機、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)，觀察試樣的變形和破壞情況。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪制應(yīng)力-應(yīng)變曲線，計算材料的壓縮性能指標(biāo)。壓縮實驗實驗?zāi)康膶嶒炘O(shè)備實驗步驟實驗結(jié)果分析剪切實驗剪切試驗機、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)，觀察試樣的剪切破壞情況。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)計算材料的剪切性能指標(biāo)，評估材料的抗剪切能力。測定材料在剪切載荷下的力學(xué)性能，如剪切強度、剪切模量等。測定材料在扭轉(zhuǎn)載荷下的力學(xué)性能，如扭轉(zhuǎn)強度、扭轉(zhuǎn)模量等。實驗?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)，觀察試樣的扭轉(zhuǎn)破壞情況。實驗步驟扭轉(zhuǎn)試驗機、扭轉(zhuǎn)夾具等。實驗設(shè)備根據(jù)實驗數(shù)據(jù)計算材料的扭轉(zhuǎn)性能指標(biāo)，評估材料的抗扭轉(zhuǎn)能力。實驗