一、材料力学的基础知识 工程结构或机械的各组成部分,如建筑物的梁和柱、机床的轴,统称为构件。当工程结构或机械工作时,构件将受到载荷的作用,为保证工程结构或机械的正常工作,构件应有足够的能力负担起应当承受的载荷。因此,它应当满足以下的要求: 1)强度的要求 在规定载荷作用下构件当然不应破坏。例如,冲床的曲轴不可折断,储气罐不应爆破。强度要求就是指构件应有足够的抵抗破坏的能力。 2)刚度要求 在载荷作用下,构年即使有足够的强度,但若变形过大仍不能正常工作,例如,若齿轮轴变形过大,将造成齿轮和轴承不均匀磨损,引起噪音。机床主轴变形过大,将影响加工精度。刚度要求就是指构件应有足够的抵抗变形的能力。 3)稳定性要求 有些受压力作用的细长杆,如千斤顶的螺杆、内燃机的挺杆等,应始终维持原有的直线平衡形态,保证不被压弯。稳定性要求就是指构件应有足够的保持原有平衡形态的能力。 若构件的横截面尺寸不足或形状不合理,或材料选用不当,将不能满足上述要求,从而不能保证工程结构和机械的安全工作。相反,也不应不恰当地加大横截面尺寸或选用优质材料,这虽满足了上述要求,却多使用了材料和增加了成本,造成浪费。 材料力学的任务就是保证在满足强度、刚度和稳定性的要求下,为设计既经济又安全的构件,提供必要的理论基础和计算方法。 1. 1基本概念 1.1.1载荷(load) 也称为力、外力、负荷等,可以分成如下所示的各种类型: 1)根据构件内生成的应力来分类: 拉伸载荷,压缩载荷,弯曲载荷,剪切载荷,扭转载荷。 2)采用理论公式的载荷分类: 轴向力(N)、横向载荷(N)、弯矩(N·m)、扭矩(N·m) 3)按载荷的分布状态分类: 分布载荷(均匀分布和任意分布) 集中载荷(分布载荷的范围相对狭隘情况下的近似) 4)给予坐标的一点的载荷分类(在有限元法中这样的表示很多): Fx、Fy、Fz、Mx、My、Mz Fx——为x 轴方向上的载荷; Mx——为绕x 轴转的弯矩载荷 5)由加在构件上的载荷的变化形式分类: 静载荷(不随时间变化的载荷) 图1.1 动载荷(不规则载荷、周期载荷、正弦波载荷、冲击载荷) 图1.2 6)由载荷的作用位置来分类: 表面力(作用于表面的载荷) 物体力(作用于物体体积或质量的载荷,以加速度载荷为代表) 7)由载荷的原因来分类: 自重、压力载荷、水头压力、浮力、系留力、离心力载荷。地震载荷、风载荷、温度载荷、热套、压力。 (1)与材料力学中理论方面有关的,根据构件内生成的应力来分类; (2)采用理论公式的载荷分类则是重要的,它们也表示了所对应的构件的中和轴,载荷作用于那个方向; (3)按载荷的分布状态分类在有限元法中进行应力分析时非常重要的; 本文来源:https://www.wddqw.com/doc/c3436945a75177232f60ddccda38376baf1fe0c4.html