材料力學總結

2022-03-05 12:35:43 字數 2641 閱讀 8043

一、在一定外力作用下,構件發生不能保持其原有平衡形式的現象,成為失穩。

針對構件設計提出一下要求

1、 構件應具備足夠的強度(既抵抗破壞的能力)以保證在規定的使用條件下不發生破壞

2、 構件應具備足夠的剛度(即抵抗變形的能力)以保證在規定的使用條件下不產生過分的變形

3、 構件應具備足夠的溫度性(即保持原有平衡形式的能力)以保證在規定的使用條件下不產生失穩現象。

二、軸類零件的變形形式有三種:

1、軸向拉伸或壓縮 2、扭轉 3、彎曲

正應力δ=n/a(mpa) (n為軸力,a為截面面積)

三、低碳鋼在拉伸時的力學效能

1、 線性階段2、屈服階段3、強化階段4、頸縮階段

eg:q235a鋼為例

線性階段(彈性階段)的比例極限σp=200mpa(低碳鋼中線性階段與彈性階段非常接近,雖然兩者不相同)

屈服階段:在此階段,應力幾乎不變,而應變卻急劇增加,材料失去繼續抵抗變形的能力,屈服應力(屈服極限)σs=240mpa:

強化階段:經過屈服階段後,材料又增加了抵抗變形的能力,此時要是材料變形需要繼續增加應力,此現象成為強化。σb=380mpa 強度極限是材料所能承受的最大極限。

縮頸階段:當應力增大到強化階段後,試件的某一區域性顯著收縮,產生縮頸現象。

綜上所述:在整個拉伸過程中,材料經歷了線性,屈服,強化與縮頸四個階段,並存在三個特徵點,相應的應力依次為比例極限,屈服應力與強度極限,

對於低碳鋼,屈服應力與強度極限為衡量其強度的主要指標。

(將材料載入到強化一階段,解除安裝,再施加載荷,材料的比例極限與彈性極限得到了提高,而斷裂時的殘餘變形則縮小,這種由於預加塑形變形,而使材料的比例極限與彈性極限提高的現象,稱做冷作硬化)

工程中常用冷作硬化來提高材料在彈性階段內的承載能力

對於脆性材料,強度極限為其唯一強度指標,故以強度極限σb作為極限應力;對於塑性材料,由於σs<σb,故通常以屈服極限σs作為極限應力。

一定材料製成的具體構件,工件應力的最大允許值,稱為材料的許用應力,並用(σ)表示,許用應力與極限應力的關係為[σ]= σ/n, 式中n為大於1的係數,稱為安全係數。在一般強度計算中:對於塑性材料按屈服應力所規定的安全係數n,通常取為1.

5-2.0;

對於脆性材料,按強度極限所規定的安全係數n,通常取2.5-3.0,甚至更大。

根據以上分析,為了保證拉壓杆在工作時不至因強度不夠而破壞,桿內的最大工作應力σ不得超過材料拉伸(壓縮)的許用應力[σ],

即要求σ=()≤[σ]

上述判斷稱為拉(壓)杆的強度條件,對於等截面拉(壓)杆,上式則變為

n/a≤[σ]

利用上述條件,可以解決一下幾種問題。

1、 校核強度:當已知拉(壓)杆的截面尺寸、許用應力和所受外力時,檢查該杆是否滿足強度要求,即判斷該杆在所述外力作用下能否安全工作。

2、 選擇截面尺寸:如果已知拉(壓)杆所受外力和許用應力,根據強度條件可以確定該杆所需橫截面面積,例如對於等截面拉(壓)杆,其所需橫截面積為a≥n/[σ]

3、 確定承載能力:如果已知拉(壓)杆的截面尺寸和許用應力,根據強度條件可以確定該杆所能承受的最大軸力,其值為[n]=a[σ]最後還應指出,如果工作應力σ超過了許用應力[σ],但只超過量(即σ與[σ]之差)不大,例如不超過許用應力的5%,在工程計算中仍然是允許的。

虎克定律:在比例極限內,正應力與正應變成正比,e=σ/ε

(e為彈性模量;正應變即為ε=δl/l)

根據虎克定律可知δl=nl/ea(此方法能計算軸類零件的身長量)

在比例極限中,橫向正應變ε』與軸向正應變ε成正比,μ=-ε』/ε

比例係數μ稱為材料的柏松比,μ為一常數,有材料實驗而定。

根據上述公式可的

連線部分的強度計算)

(銷軸的連線、螺栓、鉚釘、鍵等的強度計算)

為保證連線件在工作時不被剪斷,剪下面上的剪應力不得超過連線件的許用剪應力[τ]≥q/a

在區域性接觸的圓柱面上,擠壓應力的分布如上圖所示,最大擠壓應力σbs發生在該表面的中部,設擠壓力為fb,耳片的厚度為t,銷或孔的直徑為d,則根據實驗與分析結果,最大擠壓應力為σbs=fb/td

為了防止不被破壞,最大擠壓應力不得大於許用應力;許用擠壓應力等於最大擠壓應力除於安全係數。

扭轉使桿件產生扭轉變形的外來矩與外力偶矩,統稱為扭力矩。凡是以扭轉變形的主要變形的支桿稱為軸,軸的變形以橫截面間繞軸的相對角位移即扭轉角表示。

功率與轉速扭力據之間的關係。

由理論力學可知,力偶在單位時間內所做之功即為功率np(千瓦);等於該力偶之矩與相對角速度ω之乘積。即np=mω。可轉化為m=9549。

軸受扭時橫截面上的內應力為扭矩用t表示

薄壁圓管的扭轉應力;

扭矩t=2пrτt(r為圓管半徑、τ剪應力、t管壁厚度)

可轉化為τ=

圓軸扭轉的最大剪應力為τ=(t為扭矩,w為抗扭截面模量)

上述情況表明,對於受扭矩破壞的標誌仍是屈服或斷裂,試件扭轉屈服時橫截面上的最大剪應力,稱為扭轉屈服應力,並用表示τ;試件扭轉斷裂時橫截面上的最大剪應力,稱為扭轉強度極限,並用τ。

已知軸的扭矩t、許用剪應力τ,求軸的直徑(1、實芯軸2、空心軸)

1、實心軸的公式為d≥

2、空心軸的公式d≥(α表示外徑和內徑之比)

已知軸的扭轉角,扭矩、剪下彈性模量,求軸的直徑

已知軸的直徑、長度、剪下彈性模量、扭矩,求軸的扭轉角

(i為極慣性據)

材料力學總結

1.為保證機械或工程結構的正常工作,構件應有足夠的荷載能力 1 在規定荷載前提下構件不能破壞。構件應有足夠抵抗破壞的能力,這就是強度要求。2 在規定荷載前提下,某些構件除滿足強度要求外,變形也不能過大。構件應有足夠抵抗變形的能力,這就是剛度要求。3 構件應有足夠的保持原有平衡形態的能力,這就是穩定性...

材料力學公式總結

材料力學重點及其公式 材料力學的任務 1 強度要求 2 剛度要求 3 穩定性要求。變形固體的基本假設 1 連續性假設 2 均勻性假設 3 各向同性假設 4 小變形假設。外力分類 表面力 體積力 靜載荷 動載荷。內力 構件在外力的作用下,內部相互作用力的變化量,即構件內部各部分之間的因外力作用而引起的...

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