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《材料力學(xué)是機(jī)械》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、目錄弓I言2一桿件受拉壓的內(nèi)力、應(yīng)力、變形21.1軸向拉壓的內(nèi)力、軸力圖21.2軸向拉壓桿橫截面上的應(yīng)力51.3軸向拉壓桿橫截面上的變形71.4圣維南原理91.5工程結(jié)構(gòu)實(shí)例分析11二圓軸扭轉(zhuǎn)152.1、扭轉(zhuǎn)的力學(xué)模型及ANSYS建模152.2、圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)，橫截而上的內(nèi)力偶矩-扭矩152.3、圓軸扭轉(zhuǎn)吋，橫截而上的應(yīng)力、強(qiáng)度條件15(1)橫截面上的切應(yīng)力15(2)極慣性矩與抗扭截面系數(shù)15三、梁彎曲的內(nèi)力、變形、應(yīng)力203.1梁的彎曲內(nèi)力、變形203.2彎曲應(yīng)力273.3工程實(shí)例：31四、壓桿穩(wěn)定354.1、壓桿穩(wěn)定的概念354.2、臨界壓力354.3、三類壓桿的臨界載荷364.
2、4、壓桿穩(wěn)定性計(jì)算364.5工程實(shí)例438《材料力學(xué)》是機(jī)械、土木類工科學(xué)生重要的技術(shù)基礎(chǔ)課，其計(jì)算方法和思想在工程計(jì)算中應(yīng)用非常廣泛。為了使學(xué)生對(duì)課內(nèi)知識(shí)體系有一個(gè)比較清晰的感性認(rèn)識(shí)，鍛煉學(xué)生的求真精神和實(shí)踐動(dòng)手能力，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的綜合創(chuàng)造力，興趣小組的學(xué)生們?cè)诮處煹闹笇?dǎo)下基于ANSYS有限元分析軟件對(duì)《材料力學(xué)》的某些知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算與模擬，得到相關(guān)的數(shù)據(jù)、云圖或動(dòng)畫，從而對(duì)理論公式進(jìn)行形彖驗(yàn)證，更開闊了淫生的視野，捉高了淫生的CAE水平。本研究?jī)?nèi)容包括三部分：（1）對(duì)《材料力學(xué)》課程中的基本內(nèi)容，包括拉壓、剪切、扭轉(zhuǎn)、彎曲的內(nèi)力、應(yīng)力、變形、壓桿穩(wěn)定、動(dòng)載荷、疲勞強(qiáng)度、
3、圣維南原理等重要理論知識(shí)點(diǎn)情況通過ANSYS進(jìn)行分析，得到內(nèi)力、變形、應(yīng)力、應(yīng)變相關(guān)的數(shù)據(jù)、云圖或（2）對(duì)重要知識(shí)點(diǎn)的典型例題通過ANSYS進(jìn)行計(jì)算，并與理論計(jì)算結(jié)杲進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證。（3）對(duì)《材料力學(xué)》理論知識(shí)能夠解決的典型工程實(shí)際問題進(jìn)行建模、分析與計(jì)算。一桿件受拉壓的內(nèi)力、應(yīng)力、變形軸向拉壓的內(nèi)力、軸力圖在工程結(jié)構(gòu)和機(jī)械屮，發(fā)生軸向拉伸或壓縮的構(gòu)件是很常見的。在軸向外力作用下，桿件橫截面上唯一的內(nèi)力分量是軸力Fv軸向拉壓桿件的受力特點(diǎn)：作用于桿件上的合外力的作用線與桿件軸線重合，桿件變形是沿軸線方向的延長或縮短。對(duì)如圖1-5所示的兩端受軸向外力?作用的桿件，用一?假想平面沿任意
4、橫截而將桿截為兩段，由任一部分的平衡方程工F=0,可求得截而上的軸力（如圖1Tb）F.>I二茬卜、^二圖1-1一般規(guī)定拉仲的軸力為正，壓縮的軸力為負(fù)。例1?1試用Ansys繪制圖l~2a所示桿件的軸力圖。（設(shè)a=lm）.
5、l^=l8kN12厶b￡i=6kN心=4
6、（N圖l_2a解：水平方向受力平衡得：Fp3=8kN根據(jù)平衡方程及桿的各段的軸力方程得到如下理論值：F/V1=6kNFN2=-12kNFN3=—4kN下面用ANSYS進(jìn)行繪圖計(jì)算：冇限元模型如圖l-2b,繪制軸力圖如圖l_2coSEP23200820:01:12圖l-2bANSYS模型LIKE3TRE33STEP=1SU
7、B=1TIME=13F0XLSrOXLKIM—12000ELEM-2MAX=5000ELEM=1ANJVL19200816:01:21-12000-8000-40000-10000-6000-2000400020006000l-2c桿件的軸力圖從上圖可以讀取AB段橫截面上的軸力為紅色區(qū)域，值為6000N；從左向右BC段藍(lán)色區(qū)域軸力為-12000N；CD段綠色區(qū)域軸力值為-4000N。可見理論值與通過ANSYS計(jì)算得到的值相同。1.2軸向拉壓桿橫截面上的應(yīng)力軸向拉壓桿橫截面上的內(nèi)力分量只有軸力幾，而軸力仏是截面上軸向分布內(nèi)力的合力，即F“=JoWAA由于外力合力的作用線與桿軸重合（
8、圖l-3a）,材料又是均勻連續(xù)的，則有試驗(yàn)結(jié)果表明，對(duì)于細(xì)長桿，在離加力端一定距離的大部分區(qū)域，其橫截面在桿件變形后仍保持平面，桿件各縱向線段的伸長都相等,這表明橫截而上只有正應(yīng)力且是均勻分布的，如圖l-3b所示。于是F“-JbdA=crA圖1~3可得軸向拉壓桿橫截面上正應(yīng)力的計(jì)算公式A正應(yīng)力與軸力具冇相同的正負(fù)符號(hào)，即受拉的應(yīng)力為正，受壓的為負(fù)。例1.2：三角架結(jié)構(gòu)尺寸及受力如圖1-4a所示。其中Fp=222kN,鋼桿BD的直徑d=25.4mm，鋼桿CD的橫截面面積ACD=2.32x103/7?/n2。試用ANSYS求BD與CD的橫截而上的正應(yīng)力。解：BD桿橫截面積：（3.14
9、x（25.4x107）2丿匕=5.064506x10_4m；CD桿橫截面積：2.32xl03xl0'6m=2.32xW3m;E二2.1x10"PdB)5首先用桿單元建模如圖l-4c所示:圖l-4cANSYS模型理論值：根據(jù)平衡方程及應(yīng)力的計(jì)算公式得＜tbd=62.0MPa;=9.75MPafflANSYS分析的應(yīng)力圖為l-4d所示；ANSYS分析結(jié)果：ELEMEOTSOLUTIONANJVL20200610:09:09圖l-4d三角架的應(yīng)力圖BD桿橫截面上的應(yīng)力o-BD=0.61
