北大材料力學-第一章拉壓

北大材料力學-第一章拉壓CATALOGUE目錄緒論拉伸與壓縮應力材料在拉伸與壓縮時的力學性能拉伸與壓縮強度計算拉伸與壓縮的變形分析01緒論材料力學主要研究固體材料在外力作用下的變形和破壞規(guī)律，以及材料的力學性能。研究對象通過理論分析和實驗研究，揭示材料在復雜應力狀態(tài)下的變形和破壞機理，為工程設計和材料研發(fā)提供科學依據(jù)。任務材料力學的研究對象和任務連續(xù)性假設均勻性假設各向同性假設小變形假設材料力學的基本假設01020304假設物體內(nèi)部無空隙，即物體是連續(xù)的。假設物體內(nèi)部各點力學性能相同。假設物體在各個方向上具有相同的力學性能。假設物體在外力作用下產(chǎn)生的變形遠小于其原始尺寸。外力定義作用在物體上的力，能夠改變物體的運動狀態(tài)或形狀。分類根據(jù)力的性質(zhì)和作用方式，外力可分為表面力和體積力。表面力作用在物體表面，如拉力、壓力和剪切力等；體積力作用在物體內(nèi)部，如重力、磁力和電場力等。外力及其分類

內(nèi)力、截面法和應力的概念內(nèi)力定義物體內(nèi)部各部分之間因相對位置改變而產(chǎn)生的相互作用力。截面法通過假想截面將物體分為兩部分，研究截面上的內(nèi)力分布和變化規(guī)律的方法。截面法可用于求解桿件的軸力、剪力和彎矩等內(nèi)力分量。應力定義單位面積上的內(nèi)力集度，表示物體內(nèi)部某一點處的內(nèi)力分布狀況。應力可分為正應力和切應力，分別對應于拉伸和剪切變形。02拉伸與壓縮應力當外力作用于物體并使其長度增加時，稱為拉伸。例如，拉伸彈簧、拉伸鋼棒等。當外力作用于物體并使其長度減小時，稱為壓縮。例如，壓縮氣體、壓縮彈簧等。拉伸與壓縮的概念及實例壓縮拉伸軸力作用在桿件軸線上的力，可以是拉力或壓力。軸力圖表示軸力沿桿件軸線變化情況的圖形。在軸力圖中，橫坐標表示桿件的長度或位置，縱坐標表示軸力的大小和方向。軸力與軸力圖當桿件受到拉伸時，其內(nèi)部產(chǎn)生的抵抗拉伸的力稱為拉應力。拉應力的大小與桿件的截面積和受到的拉力成正比。拉應力當桿件受到壓縮時，其內(nèi)部產(chǎn)生的抵抗壓縮的力稱為壓應力。壓應力的大小與桿件的截面積和受到的壓力成正比。壓應力拉（壓）桿內(nèi)的應力在彈性限度內(nèi)，桿件的伸長（或縮短）量與受到的拉力（或壓力）成正比，與桿件的長度和截面積成反比。即ΔL=FL/EA，其中ΔL為伸長量，F(xiàn)為拉力或壓力，L為桿件原長，E為彈性模量，A為截面積。胡克定律胡克定律適用于彈性范圍內(nèi)的拉伸和壓縮變形。當外力超過彈性限度時，桿件將發(fā)生塑性變形，此時胡克定律不再適用。適用范圍拉（壓）桿變形胡克定律03材料在拉伸與壓縮時的力學性能彈性階段屈服階段強化階段局部變形階段材料在拉伸時的力學性能材料在拉伸初期，應力與應變成正比，符合胡克定律。材料在屈服后，隨著應變的增加，應力也會繼續(xù)增加，材料的抗拉強度得到提高。當應力超過彈性極限后，材料開始產(chǎn)生塑性變形，應力應變關系不再符合胡克定律。當應力接近抗拉強度時，材料會在局部區(qū)域產(chǎn)生顯著的塑性變形，最終導致斷裂。材料在壓縮時的力學性能與拉伸時相似，材料在壓縮初期也表現(xiàn)出彈性行為，應力與應變成正比。當壓縮應力超過彈性極限后，材料開始產(chǎn)生塑性變形。隨著壓縮應變的增加，應力也會繼續(xù)增加，材料的抗壓強度得到提高。當壓縮應力接近抗壓強度時，材料會突然崩潰，產(chǎn)生顯著的塑性變形。彈性階段屈服階段強化階段崩潰階段許用應力在實際工程應用中，為了保證結(jié)構(gòu)的安全性，通常會規(guī)定一個許用應力值，該值通常低于材料的極限強度。安全系數(shù)為了進一步提高結(jié)構(gòu)的安全性，會在許用應力的基礎上引入一個安全系數(shù)。安全系數(shù)通常大于1，表示實際使用的應力值應該低于許用應力值的一定比例。通過引入安全系數(shù)，可以減小因材料性能波動、制造誤差等因素對結(jié)構(gòu)安全性的影響。許用應力與安全系數(shù)04拉伸與壓縮強度計算材料在拉伸或壓縮過程中，其內(nèi)部應力必須小于或等于其許用應力，以防止材料發(fā)生破壞。強度條件通過材料的力學性能和受力情況，計算出材料在拉伸或壓縮過程中的應力大小，進而判斷材料是否滿足強度條件。強度計算材料的力學性能、受力情況、截面形狀和尺寸等都會影響拉伸與壓縮強度計算的結(jié)果。影響因素強度條件與強度計算拉壓超靜定問題在拉伸與壓縮過程中，當結(jié)構(gòu)的約束反力或內(nèi)力不能由靜力平衡條件唯一確定時，即出現(xiàn)拉壓超靜定問題。超靜定概念在結(jié)構(gòu)力學中，當結(jié)構(gòu)的約束反力或內(nèi)力不能由靜力平衡條件唯一確定時，稱為超靜定問題。解決方法通過引入變形協(xié)調(diào)條件，建立補充方程，聯(lián)立求解靜力平衡方程和補充方程，從而解決拉壓超靜定問題。拉壓超靜定問題裝配應力01由于裝配過程中產(chǎn)生的過盈或間隙配合，使得零件在裝配后產(chǎn)生內(nèi)部應力，稱為裝配應力。溫度應力02由于溫度變化引起的物體內(nèi)部各部分之間的相互約束而產(chǎn)生的應力，稱為溫度應力。影響與控制03裝配應力和溫度應力都會對材料的力學性能產(chǎn)生影響，需要在設計和制造過程中加以控制。例如，選擇合適的配合公差、控制溫度變化范圍、采取熱處理措施等。裝配應力與溫度應力05拉伸與壓縮的變形分析變形計算與胡克定律的應用拉伸或壓縮變形的計算通過測量試件在拉伸或壓縮過程中的長度變化，可以計算出其變形量。胡克定律的應用在彈性范圍內(nèi)，應力與應變成正比，即符合胡克定律。利用胡克定律可以方便地求解拉伸或壓縮過程中的應力和應變。VS當物體受到多個外力作用時，其總變形可以看作是各個外力單獨作用時引起的變形之和。變形分析通過分析物體在拉伸或壓縮過程中的變形特點，可以了解其受力情況和材料性能。疊加原理疊加原理與變形分析超靜定結(jié)構(gòu)的概念超靜定結(jié)構(gòu)是指具有多余約束的結(jié)構(gòu)，其反力和內(nèi)力不能通過靜力平衡條件唯一確定。簡單拉壓超靜定結(jié)構(gòu)的解法對于簡單拉壓超靜定結(jié)構(gòu)，可以采用力法或