材料力學基本概念及計算公式

2021-03-03 21:24:11 字數 2442 閱讀 9082

桿件的拉伸與壓縮部分

1、拉伸與壓縮的受力特點:

作用於桿件兩端的力大小相等,方向相反,作用線與桿件的軸線重合。

2、拉伸與壓縮的變形特點:

桿件沿軸線方向伸長或縮短。

3、拉伸與壓縮變形的內力:

稱為軸力,用符號表示。桿件在外力作用下,其內部的一部分對另一部分的作用。

4、求內力的方法:

截面法。截開→代替→平衡(截→代→平)

5、橫截面上的應力

正應力:與橫截面垂直,用符號表示,計算公式為,正應力的單位為

為該橫截面上的內力,單位為n,為橫截面的截面積,單位為。

正應力符號規定與軸力相同,拉應力為正,壓應力為負。

切應力:在橫截面內,與正應力垂直,用符號表示,單位為。

6、拉壓變形與胡克定律

絕對變形:表示杆沿軸向伸長(或縮短)的量,用表示。

相對變形:表示單位原長桿件變形的程度,用表示,也稱線應變。

胡克定律:表明桿件拉伸與壓縮時,變形和應力之間的關係。

胡克定律的內容:當桿件內的軸力不超過某一限度時,杆的絕對變形量與軸力

及桿長成正比,與杆的截面積成反比。

;表示材料的彈性模量,表示材料抵抗拉壓變形能力的乙個係數。

:表示桿件的抗拉壓剛度,表示材料抵抗拉壓變形能力的大小。

7、許用應力和安全係數

許用應力:危險應力除以大於1的係數n表示,用符號表示,計算公式為

脆性材料:,塑性材料:

表示塑性材料的屈服點應力值,表示脆性材料的強度極限應力值。

安全係數:大於1的係數,用n表示。

表示塑性材料的安全係數值,表示脆性材料的安全係數值。

8、拉伸與壓縮的強度計算

強度計算公式:

可以解決三類問題:(1)強度校核:

2)選擇截面尺寸:

3)確定許用載荷:

剪下與擠壓部分

1、 剪下的受力特點:

作用在構件兩側面上的外力的合力大小相等,方向相反,作用線平行且相距很近。

2、 剪下的變形特點:

介於兩作用力之間的各截面有沿作用力方向發生相對錯動的趨勢。

3、剪下的種類:單剪和雙剪

單剪下:乙個剪下面;雙剪下:兩個剪下面。

4、剪下變形的內力:

剪力。用符號表示,單位為。

單剪下時,剪力的大小與外載荷相等,即;

雙剪下時,剪力的大小為外載荷的一半,即。

5、剪下面積的計算

圓軸剪下面積的計算:

方健剪下面積的計算: 為鍵寬,為鍵長

衝裁時剪下面積的計算: 即為衝裁件的表面積

焊縫的剪下面積的計算: 為焊縫的高度或寬度,為焊縫的長度

6、剪下變形的應力

切應力:構件發生剪下變形時,單位面積上所受到的剪力。用表示,單位為

切應力的計算:

7、剪下變形的強度條件

8、擠壓變形的變形特點

擠壓面發生塑性變形或壓潰。

9、擠壓變形的內力:

擠壓力。用符號表示,單位為。

10、擠壓面積的計算

圓軸擠壓面積的計算: 為圓軸的直徑,為圓軸的高度

方健剪下面積的計算: 為鍵高,為鍵長

衝裁時擠壓面積的計算:

11、擠壓變形的應力

擠壓應力:擠壓面上單位面積所受的擠壓力。用表示,單位為

擠壓應力的計算:

12、擠壓變形的強度條件

一般情況下,發生剪下變形的同時,必然伴隨擠壓變形的存在。如若題目中給定材料的和兩項引數,表示必須同時檢驗構件的抗剪下和抗擠壓變形的強度。

圓軸扭轉部分

1、圓軸扭轉變形的受力特點

在垂直於桿件軸線的平面內,作用著一對大小相等,方向相反的力偶。

2、圓軸扭轉變形的變形特點

各橫截面繞軸線發生相對轉動。

3、圓周扭轉外力偶矩計算

表示外力偶矩,單位為,

表示傳遞的功率,單位為,

表示軸的轉速,單位為

4、圓周扭轉時的內力

扭矩。圓周扭轉變形時的內力為扭矩,用表示,單位為;

扭矩大小的計算:採用截面法;

扭矩方向的判定:四指握住圓軸中心軸線,方向與截面力偶一致,大拇指方向離開截面,扭矩為正,否則為負。

5、扭矩圖

顯示整個軸上各截面扭矩的變化規律,分析最大扭矩所在截面。常用橫座標表示各截面位置,縱座標表示相應橫截面上的扭矩。扭矩為正時,曲線在橫座標上方,扭矩為負時,曲線在橫座標下方,此即為扭矩圖。

6、圓軸扭轉時橫截面上的應力

圓軸扭轉時橫街面上的應力:為切應力。切應力與該點至矩心的距離成正比。矩心處的切應力為令,圓周上的切應力最大。

最大切應力的計算公式:

為橫街面上最大扭矩,單位為;

為抗扭截面係數,單位為;

(1)實心圓軸:

(2)空心圓軸: ,

7、圓軸扭轉時強度計算

可以解決強度校核,選擇截面尺寸和確定許用載荷等三類強度問題。

材料力學基本概念

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