自行车上的力学知识

自行车上的力学知识
自行车上的力学知识

研究性学习

结题报告

报告课题:自行车上的力学知识

课题组成员:张少华、范慧

徐海鹏郑忠峰

课题指导教师:郭锐

2012年3月26日

内容摘要:

通过研究性课题的学习,我们学会了自己发现问题,自己解决问题的良好习惯,大大丰富了我们的思维方法,提高了我们解决实际问题的能力。拓宽了课程的外延,拓展了我们学生学习和体验的领域,能够使我们获得参与探究的亲手体验,激发探究,创新的欲望,了解科学对于自然,社会与人类的意义和价值;而且使我们学生关注人类与环境的和谐发展,形成社会责任感和积极的人生态度。通过研究性学习,开拓了自己的见识,增强了我们团结协作,社会服务的意识,互助合作的意识同时使我们获得了奉献社会的情感体验。

我们为了了解自行车构造上的力学知识,以及解决、探究力学知识的方法,采用了实际观测、了解、询问、上网查询,实验观察、调查研究等诸多方法,来了解自行车上的力学知识的应用,使我们对自行车的力学知识有了更高、更明白的认识,也达到了学而执用的目的。

五、自行车上的力学知识(研究过程记录)

正文1、运动原理

自行车的车架、轮胎、脚踏、刹车、链条等25个部件中,其基本部件缺一不可。其中,车架是自行车的骨架,它所承受的人和货物的重量最大。按照各部件的工作特点,大致可将其分为导向系统、驱动系统、制动系统。

导向系统:由车把、前叉、前轴、前轮等部件组成。乘骑者可以通过操纵车把来改变行驶方向并保持车身平衡。

驱动(传动或行走)系统:由脚蹬、中轴、牙盘、曲柄、链条、飞轮、后轴、后轮等部件组成。人的脚的蹬力是靠脚蹬通过曲柄,链轮、链条、飞轮、后轴等部件传动的,从而使自行车不断前进。

制动系统:它由车闸部件组成、乘骑者可以随时操纵车闸,使行驶的自行车减速、停驶、确保行车安全。

此外,为了安全和美观,以及从实用出发,还装配了车灯,支架等部件。

脚蹬部件:脚蹬部件装配在中轴部件的左右曲柄上,是一个将平动力转化为转动力的装置。自行车骑行时,脚踏力首先传递给脚蹬部件,然后由脚蹬轴转动曲柄、中轴、链条飞轮,使后轮转动,从而使自行车前进。因此脚蹬部件的结构和规格是否合适,将直接影响骑车人的放脚位置是否合适,自行车的驱动能否顺利进行。

脚踏:可分为整体式脚踏和组合式脚踏。无论什么款式的脚踏都必须有脚踏面,必须安全可靠,具有一定的防滑性能。

车架一般采用普通碳素铜管经过焊接、组合而成。为了减轻管重量,提高强度,较高档的自行车采用低合金钢管制造。为了减少快速行驶的阻力,自行车应该采用流线型的钢管。

由于自行车是依靠人体自身的驱动力和骑车技能而行驶的,车架便成为承受自行车在行驶中所产生的冲击载荷以及能否舒适、安全地运载人体的重要结构体,车架部件制造精度的优劣,将直接影响乘骑的安全、平稳、和轻快。

外胎:分软边胎和硬边胎两种。软边胎断面较宽,能全部裹住内胎,着地面积比较大,能适宜多种道路行驶。硬边胎自重轻,着地面积小适宜在平坦的道路上行驶,具有阻力小,行驶轻快等优点。

前叉部件:前叉部件在自行车结构中处于前方部位,它的上端与车把部件相连,车架部件与前管配合,下端与前轴部件配合,组成自行车的导向系统。

转动车把和前叉,可以使前轮改变方向,起到了自行车的导向作用。此外,还可以起到控制自行车行驶的作用。前叉部件的受力情况属悬臂梁性质,故前叉部件应该具有足够的强度等性质。

链轮:应该用高强度钢材制成,保证其达到需要的拉力。

飞轮工作原理:当向前踏动脚踏是,链条带动飞轮向前转动,这时飞轮内齿和千斤相含。飞轮的转动力通过千斤传到芯子,芯子带动后轴和后轮转动,自行车就前进了。当停止踏动脚踏板时,链条和外套都不旋转,但后轮在惯性作用下仍然带动芯子和千斤向前转动,这时飞轮内齿产生相对滑动,由此将芯子压缩到芯子的槽口内,千斤又压缩了千斤簧。当千斤齿顶滑到飞轮内齿顶端时,千斤簧被压缩得最多,再稍微向前滑一点,千斤被千斤簧弹到齿根上,发出“嗒嗒”的声响。芯子转动加快,千斤也很快在各个飞轮内齿上滑动,发出“嗒嗒”的声音。当反向踏动脚踏时,外套反向转动,会加速千斤的滑动,使“嗒嗒”声响得更急促。多级飞轮是自行车变速装置中的一个重要部件。

多级飞轮是在单级飞轮的基础上,增加几片飞轮片,与中轴上的链轮结合,组成各种不同的传递比,从而改变了自行车的速度。

链条:链条又称车链、滚子链,安装在连轮和飞轮上。其作用是将脚踏力由曲柄、链轮传递到飞轮和后轮上,带动自行车前进,应该减少链条的宽度,使它与齿轮紧密接触,减少掉链的几率。

2、自行车的力学知识

运动和力的应用

增大和减小摩擦

自行车在行驶的过程中,各个相互接触的部件间产生相对运动,这些地方就存在摩擦。手与车把间摩擦、车轮与地面间摩擦、闸皮与车轮间的摩擦等都是有益摩擦。用摩擦系数较大的橡胶制作车把上的胶套,在胶套上刻上花纹来增大手与车把间摩擦;在轮胎外壳上刻上花纹来增大车轮与地面间摩擦;,采用增大压力的方法来增大闸皮与车轮间的摩擦。前轴、中轴、后轴、脚蹬、车把与车架间等各个转动部位的摩擦都属于有害摩擦。减小这些有害摩擦的方法是在转动部位安装轴承,利用滚动摩擦代替了滑动摩擦;通过向这些部位加上黄油(钙基润滑脂)或机油进行润滑。

摩擦力的大小跟两个因素有关:压力的大小、接触面的粗糙程度。压力越大,摩擦力越大;接触面越粗糙,摩擦力越大。自行车外胎有凸凹不平的花纹,这是通过增大自行车与地面间的粗糙程度,来增大摩擦力的,其目的是为了防止自行车打滑。

自行车的外胎,车把手塑料套、踏板套、闸把套等处均有凹凸不平的花纹以增大摩擦,刹车时,手用力握紧车闸把,增大刹车皮对车轮钢圈的压力,以达到制止车轮滚动的目的,刹车时,车轮不再滚动,而在地面上滑动,变滚动为滑动后,摩擦大大增加,所以车能够迅速制动。

车的前轴,中轴及后轴均采用滚动以减小摩擦。为更进一步减小摩擦,人们常在这些部位加润滑剂。多处刻有凹凸不平的花纹以增大摩擦。

刹车时,车轮不再滚动,而在地面上滑动,摩擦大大增加了,故车可以迅速停驶。而在刹车的同时,手用力握紧闸把,增大刹车皮对钢圈的压力以达到制止车轮滚动的目的。

轮胎上的花纹:增大摩擦。

刹车皮:增大压力,增加摩擦。

链条和齿轮:增加粗糙程度,加大之间的摩擦。

弹簧的减震作用

车的座垫下安有粗的螺旋状的弹簧,利用它的缓冲作用以减小震动。

轮胎的减震作用:在自行车车胎中充有适量的压缩空气,压缩空气具有很大的压强,可以增强弹性。同时在车的鞍座中装有弹簧,通过弹簧的弹性形变减弱车的震动。通过这些方法可以使自行车骑行平稳,减少颠跛。

压强知识的应用

自行车负重

自行车的车胎上刻有载重量,明确告诉人们不能超载,如车载过量,车胎受力面积不变,则车胎受到太大的压强将被压破。自行车的内胎要充够足量的气体,在气体的体积、温度一定时,气体的质量越大,压强越大。

车座上的物理

座垫呈马鞍型,它能够增大座垫与人体的接触面积以减小臀部所受压强,使人骑车时感到较舒适。

简单机械知识的应用

自行车是一种机械,它由许多的简单机械构成:执行部分中的车把、控制部分中的车闸把、后闸部件中的前曲拐、后曲拐及支架、货架上的弹簧夹、车铃的按钮等部件都属于杠杆。传动部分中的脚蹬与大齿轮盘构成一个动力作用在轮上的省力轮轴,飞轮与后轮则构成一个动力作用在轴上的费力轮轴;执行部分的车把也可以看作一个轮轴。自行车的各个部件是靠螺丝来连接和紧固的,螺丝上的螺旋是一个绕在圆柱体上的斜面。

自行车制动系统中的车闸把与连杆是一个省力杠杆,可增大刹车皮的拉力。另外,链轮牙盘与脚蹬,后轮与飞轮,车龙头与转轴等都是轮轴,利用它们可以省力。自行车的车把相当于一个轮轴,车把相当于轮,前轴为轴,是一个省力杠杆,自行车的脚踏板与中轴相当于一个轮轴,实质为一个省力杠杆。自行车的飞轮也相当于一个省力的轮轴。

另外,刹车把手:省力杠杆,轮盘和脚踏:省力的轮轴。

车把上的闸是省力杠杆,人们用很小的力就能使车闸以比较大的压力压到车轮的钢圈上。自行车的车闸是利用摩擦力使自行车减速和停止前进。当我们使用车闸是,刹皮与车轮间的摩擦力,使车轮停止运动或速度减小,车轮与地面间的摩擦力由滚动摩擦变为滑动摩擦。强大的滑动摩擦力使自行车迅速减速。

能的知识运用

动能和势能的相互转化。骑自行车上坡前,人们往往要加紧蹬几下,使车的速度(动能)增大,“动能冲坡”。以较大的动能转化为较大势能,能够较容易到达坡顶。而骑车下坡时,不用脚蹬,车速也越来越快,这是势能转化为动能。动能不断增大,所以车速也不断增大。

刹车和惯性

自行车高速行驶特别是下坡时,不能单独用前闸刹车,否则会出现翻车事故,其原因是:前闸刹车,前轮被迫静止。而作为驱动轮的后轮车架和骑车人由于惯性还要保持原有的高速运动的趋势,这时就会以前轮与地面接触处为支点,向前翻转,造成翻车事故。

当人骑自行车前进时,若遇到紧急情况,一般情况下要先捏紧后刹车,然后再捏紧前刹车,或者前后一起捏紧,这样做是为了防止人由于惯性而向前飞出去。

热膨胀知识的运用

在炎热的夏天,车胎内的气不能充得太足,更不能放在烈日下曝晒,因为车胎内的空气受热急。

机械能与内能的转化

用打气筒给车胎打气,过一会儿,筒壁会热起来,这是因为压缩筒内气体和克服活塞与筒壁的摩擦做功,使筒壁内能增加。温度升高,所以筒壁会发热。

坐垫下的弹簧:减小缓冲作用。

3、改进意见

(1)自行车车轮胎、车把套、脚踏板以及刹车块处均刻有一些花纹,增大接触面粗糙程度,增大摩擦力。

(2)自行车的脚踏板应该选用橡胶、塑料或金属材料制造。脚踏必须转动灵活,脚踏板必须做得扁而平,来增大受力面积,以减小它对脚的压强。

(3)所有车轴处均有滚珠,变滑动摩擦为滚动摩擦,来减小摩擦,转动方便。车轴处经常上一些润滑油,以减小接触面粗糙程度,来减小摩擦力。

(4)刹车时,需要纂紧刹车把,以增大刹车块与车圈之间的压力,从而增大摩擦力。

(5)普通闸的制动点在车圈的内侧面也即是刹车摩擦车圈内表面。其摩擦力大,制动效果好,但会对自行车的外胎和刹皮产生大的磨损,使刹车效果变差。若是车缘闸的话,还会对车圈电镀层产生损伤。

(6)车架:为了减轻管重量,提高强度,较高档的自行车采用低合金钢管制造。为了减少快速行驶的阻力,有的自行车还采用流线型的钢管。车架应采用普通碳素铜管经过焊接、组合而成。应制成两端大、中间小的变径辐条,还有为了减少空气阻力将辐条制成扁流线型。

(7)外胎:外胎上的应适当增加花纹增加与地面的摩擦力。

(8)链条:掉链是因为链条太松或者和齿轮的间隙太大,可以适当的缩减链条的长度,拉紧链条。

(9)链轮:用高强度钢材制成,保证其达到需要的拉力。

(10)车脚:自行车的车座做得扁而平,来增大受力面积,以减小它对身体的压强。

通过本次研究,我们认识了自行车上的许多力学知识,认识各个零件的原理,而且还试着改进自行车上许多常见问题。我们尝试着利用所研究的知识,改进自行车上的构造,解决问题这次研究不仅加强了组员之间的协作能力,体现了团结就是力量。更有效的提高了组员们的动手,动脑能力。为以后的学习道路上做成长铺垫。

七、后记

记得第一周开题的时候,当组长与我们确定好课题后,同学们都热情高涨,就好像在长时间的干旱之后,临来了久违的甘露,滋润着我们的心灵。组长分配了各个小组的小组任务后,各个小组都立即分头行动,寻找,搜集。各个小组需要的资料,成员个个都很激情,而且过程轻松高效。此次活动使我懂得了“一份耕耘一份收获”。只要坚持,成功还是有希望的,锲而不舍,金石可镂!我们还要感谢我们的指导老师还有在课外帮助过我们的全体人员,感谢你们给予我们帮助和支持。

2012年3月26日

材料力学复习提纲

材料力学复习提纲(二) 弯曲变形的基本理论: 一、弯曲力 1、基本概念:平面弯曲、纯弯曲、横力弯曲、中性层、中性轴、惯性矩、极惯性矩、主轴、主矩、形心主轴、形心主矩、抗弯截面模 2、弯曲力:剪力方程、弯矩方程、剪力图、弯矩图。 符号规定 3、剪力方程、弯矩方程 1、首先求出支反力,并按实际方向标注结构图中。 2、根据受力情况分成若干段。 3、在段任取一截面,设该截面到坐标原点的距离为x ,则截面一侧所有竖向外力的代数和即为该截面的剪力方程,截面左侧向上的外力为正,向下的外力为负,右侧反之。 4、在段任取一截面,设该截面到坐标原点的距离为x ,则截面一侧所有竖向外力对该截面形心之矩的代数和即为该截面的弯矩方程,截面左侧顺时针的力偶为正,逆时针的力偶为负,右侧反之。 对所有各段均应写出剪力方程和弯矩方程 4、作剪力图和弯矩图 1、根据剪力方程和弯矩方程作图。剪力正值在坐标轴的上侧,弯矩正值在坐标轴的下侧,要逐段画出。 2、利用微积分关系画图。 二、弯曲应力 1、正应力及其分布规律 ()() max max max 3 2 4 3 41 1-12 6 64 32 z z Z z z z z z z I M E M M M y y y W EI I I W y bh bh d d I W I W σσσρ ρ ππα== = = === = = = ?抗弯截面模量矩形 圆形 空心

2、剪应力及其分布规律 一般公式 z z QS EI τ* = 3、强度有条件 正应力强度条件 [][][] max z z z M M M W W W σσσσ= ≤≤≥ 剪应力强度条件 [] max max max z maz z QS Q I EI E S τττ** ≤= = 工字型 4、提高强度和刚度的措施 1、改变载荷作用方式,降低追大弯矩。 2、选择合理截面,尽量提高 z W A 的比值。 3、减少中性轴附近的材料。 4、采用变截面梁或等强度两。 三、弯曲变形 1、挠曲线近似微分方程: ()EIy M x ''=- 掌握边界条件和连续条件的确定法 2、叠加法计算梁的变形 掌握六种常用挠度和转角的数据 3、梁的刚度条件 ; []max y f l ≤ max 1.5 Q A τ= max 43Q A τ= max 2 Q A =max max z z QS EI *=

结构力学知识点复习过程

建筑物和工程设施中承受、传递荷载而起骨架作用的部分称为工程结构,简称为结构。 从几何角度来看,结构可分为三类,分别为:杆件结构、板壳结构、实体结构。 结构力学中所有的计算方法都应考虑以下三方面条件: ①力系的平衡条件或运动条件。 ②变形的几何连续条件。 ③应力与变形间的物理条件(或称为本构方程)。 结点分为:铰结点、刚结点。 铰结点:可以传递力,但不能传递力矩。 刚结点:既可以传递力,也可以传递力矩。 支座按其受力特质分为:滚轴支座、铰支座、定向支座、固定支座。 在结构计算中,为了简化,对组成各杆件的材料一般都假设为:连续的、均匀的、各向同性的、完全弹性或弹塑性的。 荷载是主动作用于结构的外力。 狭义荷载:结构的自重、加于结构的水压力和土压力。 广义荷载:温度变化、基础沉降、材料收缩。 根据荷载作用时间的久暂,可以分为:恒载、活载。 根据荷载作用的性质,可以分为:静力荷载、动力荷载。 结构的几何构造分析 在几何构造分析中,不考虑这种由于材料的应变所产生的变形。 杆件体系可分为两类: 几何不变体系------在不考虑材料应变的条件下,体系的位置和形状是不能改变的。 几何可变体系------在不考虑材料应变的条件下,体系的位置和形状是可以改变的。 自由度:一个体系自由度的个数,等于这个体系运动时可以独立改变的坐标的个数。 一点在平面内有两个自由度(横纵坐标)。 一个刚片在平面内有三个自由度(横纵坐标及转角)。 凡是自由度的个数大于零的体系都是几何可变体系。 一个支杆(链杆)相当于一个约束。可以减少一个自由度。 一个单铰(只连接两个刚片的铰)相当于两个约束。可以减少两个自由度。一个单刚结(刚性结合)相当于三个约束,可以减少三个自由度。 如果在一个体系中增加一个约束,而体系的自由度并不因而减少,则此约束称为多余约束。增加了约束,计算自由度会减少。因为w=s-n . 瞬变体系:本来是几何可变、经微小位移后又成为几何不变的体系称为瞬变体系。 实铰:两个刚片(地基也算一个刚片),如果用两根链杆给链接上,并且两根链杆能在其中一个刚片上交于一点,所构成的铰就叫实铰。 瞬铰:两个刚片(地基也算一个刚片),如果用两根链杆给链接上,两根链杆在两刚片间没有交于一点,而是在两根链杆的延长线上交于一点,从瞬时微小运动来看,这就是瞬铰了。两根链杆所起的约束作用等效于在链杆交点处上面放了一个单铰的约束作用。通常所起作用为转动。 截面上应力沿杆轴切线方向的合力,称为轴力。轴力以拉力为正。 截面上应力沿杆轴法线方向的合力称为剪力。剪力以绕微段隔离体顺时针转者为正。 截面上应力对截面形心的力矩称为弯矩。在水平杆件中,当弯矩使杆件下部受拉时,弯矩为正。 作轴力图和剪力图要注明正负号。作弯矩图时,规定弯矩图的纵坐标应画在受拉纤维一边,不注明正负号。 通常在桁架的内力计算中,采用下列假定: ①桁架的结点都是光滑的铰结点; ②各杆的轴线都是直线并通过铰的中心; ③荷载和支座反力都作用在结点上。 根据几何构造的特点,静定平面桁架可分为三类:简单桁架,联合桁架,复杂桁架。 在单杆的前提下,当结点无荷载作用时,单杆的内力必为零。此单杆称为零杆。 由链杆和梁式杆组成的结构,称为组合结构。 链杆只受轴力作用;梁式杆除受轴力作用外,还受弯矩和剪力作用。 三铰拱受力特点: ①在竖向荷载作用下,梁没有水平反力,而拱则有推力。 ②由于推力的存在,三铰拱截面上的弯矩比简支梁的弯矩小。弯矩的降低,使拱能更充分地发挥材料的作用。 ③在竖向荷载作用下,梁的截面内没有轴力,而拱的截面内轴力较大,且一般为压力。 合理拱轴线:在固定荷载作用下使拱处于无弯矩、无剪力、而只有轴力作用的轴线。 合理轴线:通常指具有不同高跨比的一组抛物线。 影响线 内力影响线:表示单位移动荷载作用下内力变化规律的图形。无论在剪力、弯矩、支座反力的影响线图中都需要标上正负号。影响线是研究移动荷载最不利位置和计算内力最大值(或最小值)的基本工具。 荷载:特定单位移动荷载P=1 固定、任意荷载最不利位置:如果荷载移动到某个位置,使某量Z达到最大值,则此荷载位置称为最不利位置。 影响线的一个重要作用,就是用来确定荷载的最不利位置。 定出荷载最不利位置判断的一般原则是:应当把数量大、排列密的荷载放在影响线竖距较大的部位。 计算结构的位移目的有两个: ①一个目的是验算结构的刚度,即验算结构的位移是否超过允许的位移限值。 ②另一个目的是为超静定结构的内力分析打下基础。 产生位移的原因主要有下列三种: ①荷载作用②温度变化和材料胀缩③支座沉降和制造误差 一组力可以用一个符号P表示,相应的位移也可用一个符号Δ表示,这种夸大了的力和位移分别称为广义力和广义位移。 图乘法的应用条件:①杆段应是等截面直杆段。②两个图形中至少应有一个是直线,标距y0 应取自直线图中。 互等定理包括四个普遍定理:①功的互等定理②位移互等定理 ③反力互等定理④位移反力互等定理。 3、对称结构就是指: ①结构的几何形式和支承情况对某轴对称。 ②杆件截面和材料性质也对此轴对称。(因而杆件的截面刚度EI对此轴对称) 4、对称荷载:对称荷载绕对称轴对折后,左右两部分的荷载彼此重合(作用点相对应、数值相等、方向相同) 反对称荷载:反对称荷载绕对称轴对折后,左右两部分的荷载正好相反(作用点相对应、数值相等、方向相反) 超静定结构有一个重要特点,就是无荷载作用时,由于其他因素(如:支座移动、温度改变、材料收缩、制造误差)的作用也可以产生内力。 超静定结构:由于其他因素(如:支座移动、温度改变、材料收缩、制造误差)的作用可以产生位移也可以产生内力。 静定结构:由于其他因素(如:支座移动、温度改变、材料收缩、制造误差)的作用可以产生位移但不能产生内力。 力法:多余未知力静定结构变形协调(位移相等) 位移法:结构独立结点位移(角、线位移)超静定单杆(是用位移表示的)平衡方程 2、系数EAi /Li是使杆端产生单位位移时所需施加的杆端力,称为杆件的刚度系数。 体系的自由度指的是确定物体位置所需要的最少坐标数目。 拱的基本特点是在竖向荷载作用下会产生水平支座反力。 .静定结构的特性:(1)静定结构的全部约束反力与内力都可以用静力平衡方程求得。(2)温度变化、支座位移不引起静定结构的内力。3)当一个平衡力系作用在静定结构的某一自身几何不变的杆上时,静定结构只在该力系作用的杆段内产生内力。(4).作用在静定结构的某一自身为几何不变的杆 段上的某一荷载,若用在该段上的一个等效 力系来代替,则结构仅在该段上的内力发生 变化,其余部分内力不变。 1.平面杆件结构分类? 梁、刚架、拱、桁架、组合结构。 2.请简述几何不变体系的俩刚片规则。 两刚片用一个铰和一根不通过该铰链中心的链杆或不全交于一点也不全平行的三根链杆相联,则组成的体系是几何不变的,并且没有多余约束。 3.请简述几何不变体系的三刚片规则。 三刚片用不共线的三个铰两两相联或六根链杆两两相联,则组成的体系是几何不变体系,且没有多余约束。 4.从几何组成分析上来看什么是静定结构,什么是超静定结构?(几何特征) 无多余约束的几何不变体系是静定结构,有多余约束的几何不变体系是超静定结构,有几个多余约束,即为几次超静定。 5.静定学角度分析说明什么是静定结构,什么是超静定结构? 只需要利用静力平衡条件就能计算出结构全部支座反力和构件内力的结构称为静定结构;全部支座反力和构件内力不能只用静力平衡条件确定的结构称为超静定结构。 6.如何区别拱和曲梁 杆轴为曲线且在竖向荷载作用下能产生水平推力的结构,称为拱;杆轴为曲线,但在竖向荷载作用下无水平推力产生,称为曲梁。 7.合理拱轴的条件? 在已知荷载作用下,如所选择的三铰拱轴线能使所有截面上的弯矩均等于零,则此拱轴线为合理拱轴线。 仅供学习与参考

自行车中的物理知识

自行车涉及了许多物理知识,现归纳如下: 声的现象: 自行车车铃的把手经过手的拨动,带动了齿轮,齿轮使带有弹簧锤的轴旋转起来,弹簧锤敲打铃盖,车铃就叮铃响。拨动自行车的车铃能发声,是因为振动的物体能发声,用手按住铃盖,铃声振动停止。 光的现象: 自行车的尾灯的反射面由很多红色的立方体直角组,可以把照在尾灯上的光向各个方向反射,使车后各个方向上的人均能看到红色的光,以防止交通事故的发生。 摩擦的现象: 1.车的前轴、中轴、后轴上装有滚动轴承及润滑油,车轮是圆形的,是为了减少摩擦。 2.车外胎、把手塑料套和脚踏板上都刻有花纹,车的把手上有凹槽,是为了增大接触面的粗糙程度来增大摩擦。 3.若车铃不响,是因为轴与齿轮之间的咬合部分太涩了,加几滴油润滑,减小摩擦。 4.车把的塑料套紧套在车把套上,是为了增大与车把套的压力来增大摩擦。 5.刹车时,应用力捏车闸,是为了增大压力来增大摩擦。 6.旋紧自行车各种紧固螺丝,是为了增大压力来增大摩擦。 7.自行车的前轮为从动轮,摩擦力的方向向后,与运动的方向相反。后轮为主动轮,摩擦力的方向向前,与车运动的方向相同。紧急刹车时,轮子与地面的摩擦属于滑动摩擦。 压强的现象: 1.自行车的坐垫呈马鞍型,它能够增大坐垫与人体的接触面积,以减小臀部的压强。 2.脚蹬板很宽,也是为了增大与脚的接触面积,以减小脚部的压强。 3.用橡胶制成的车胎并且打足气,是为了通过减轻压力来减小对地面的压强,同时通过弹力的作用可起缓冲作用。 4.给车胎打气时,越打越费力,车胎越硬,是因为越打里面的气体越多,里面的压强越大。 杠杆的现象: 1.控制前轮转向的杠杆──车把:是省力杠杆,人们用很小的力就能转动自行车前轮来控制自行车运动方向和平衡。 2.控制刹车闸的杠杆──车把上的闸把:是省力杠杆,人们用很小的力就能使车闸以比较大的压力压到车轮的钢圈上。 3.支持人重和货重的杠杆──三角杠、货架、前叉、后三角杠:用以形成车重和承重。 4.中轴上的脚蹬和花盘齿轮:组成省力轮轴,因为脚蹬半径大于花盘齿轮的半径。 5.自行车手把与前叉轴:组成省力轮轴,因为手握把外的半径大于前叉轴的半径。 6.自行车后轴上的齿轮和后轮:组成费力轮轴,因为齿轮的半径小于后轮的半径。 电的现象: 自行车前轮旁边的照明灯能发光,因为内部有旋转磁极式发电机,圆形磁体的轴与前轮摩擦转动而产生感应电流。电流通过小灯泡的灯丝而发光,把小灯泡放在凹面镜的焦点处,起到会聚作用,增加灯的亮度。 热的问题: 1.夏天,将自行车车胎中的气打得足足的,若停在烈日下,车胎会爆裂。因为在烈日下,车胎内的气温升高,压强增大,当压强增大到超过车胎所能承受的最大压强时,车胎会爆裂。 2.用打气筒给自行车车胎打气时,不一会儿气筒壁就会热起来,是因为打气筒的活塞压缩气体做功,气体内能增加,气体内能传给筒壁,使筒壁温度升高。同时打气过程也是克服活塞和筒壁摩擦力做功过程,也使筒壁内能增加,温度升高。

工程力学材料力学_知识点_及典型例题

作出图中AB杆的受力图。 A处固定铰支座 B处可动铰支座 作出图中AB、AC杆及整体的受力图。 B、C光滑面约束 A处铰链约束 DE柔性约束 作图示物系中各物体及整体的受力图。 AB杆:二力杆 E处固定端 C处铰链约束

(1)运动效应:力使物体的机械运动状态发生变化的效应。 (2)变形效应:力使物体的形状发生和尺寸改变的效应。 3、力的三要素:力的大小、方向、作用点。 4、力的表示方法: (1)力是矢量,在图示力时,常用一带箭头的线段来表示力;(注意表明力的方向和力的作用点!) (2)在书写力时,力矢量用加黑的字母或大写字母上打一横线表示,如F、G、F1等等。 5、约束的概念:对物体的运动起限制作用的装置。 6、约束力(约束反力):约束作用于被约束物体上的力。 约束力的方向总是与约束所能限制的运动方向相反。 约束力的作用点,在约束与被约束物体的接处 7、主动力:使物体产生运动或运动趋势的力。作用于被约束物体上的除约束力以外的其它力。 8、柔性约束:如绳索、链条、胶带等。 (1)约束的特点:只能限制物体原柔索伸长方向的运动。 (2)约束反力的特点:约束反力沿柔索的中心线作用,离开被约束物体。() 9、光滑接触面:物体放置在光滑的地面或搁置在光滑的槽体内。 (1)约束的特点:两物体的接触表面上的摩擦力忽略不计,视为光滑接触面约束。被约束的物体可以沿接触面滑动,但不能沿接触面的公法线方向压入接触面。 (2)约束反力的特点:光滑接触面的约束反力沿接触面的公法线,通过接触点,指向被约束物体。() 10、铰链约束:两个带有圆孔的物体,用光滑的圆柱型销钉相连接。 约束反力的特点:是方向未定的一个力;一般用一对正交的力来表示,指向假定。()11、固定铰支座 (1)约束的构造特点:把中间铰约束中的某一个构件换成支座,并与基础固定在一起,则构成了固定铰支座约束。

《理论力学》考试知识点.

《理论力学》考试知识点 静力学 第一章静力学基础 1、掌握平衡、刚体、力的概念以及等效力系和平衡力系,静力学公理。 2、掌握柔性体约束、光滑接触面约束、光滑铰链约束、固定端约束和球铰链的性质。 3、熟练掌握如何计算力的投影和平面力对点的矩,掌握空间力对点的矩和力对轴之矩的计算方法,以及力对轴的矩与对该轴上任一点的矩之间的关系。 4、对简单的物体系统,熟练掌握取分离体并画出受力图。 第二章力系的简化 1、掌握力偶和力偶矩矢的概念以及力偶的性质。 2、掌握汇交力系、平行力系、力偶系的简化方法和简化结果。 3、熟练掌握如何计算主矢和主矩;掌握力的平移定理和空间一般力系和平面力系的简化方法和简化结果。 4、掌握合力投影定理和合力矩定理。 5、掌握计算平行力系中心的方法以及利用分割法和负面积法计算物体重心。 第三章力系的平衡条件 1、了解运用空间力系(包括空间汇交力系、空间平行力系和空间力偶系)的平衡条件求解单个物体和简单物体系的平衡问题。 2、熟练掌握平面力系(包括平面汇交力系、平面平行力系和平面力偶系)的平衡条件及其平面力系平衡方程的各种形式;熟练掌握利用平面力系平衡条件求解单个物体和物体系的平衡问题。 3、了解静定和静不定问题的概念。 4、掌握平面静定桁架计算内力的节点法和截面法,掌握判断零力杆的方法。 第四章摩擦 1、掌握运用平衡条件求解平面物体系的考虑滑动摩擦的平衡问题。 2、了解极限摩擦定律、滑动摩擦系数、摩擦角、自锁现象、摩阻的概念。 运动学 第五章点的运动 1、掌握描述点的运动的矢量法、直角坐标法和弧坐标法,能求点的运动方程。 2、熟练掌握如何计算点的速度、加速度及其有关问题。 第六章刚体的基本运动

材料力学知识点总结教学内容

材料力学总结一、基本变形

二、还有: (1)外力偶矩:)(9549 m N n N m ?= N —千瓦;n —转/分 (2)薄壁圆管扭转剪应力:t r T 22πτ= (3)矩形截面杆扭转剪应力:h b G T h b T 32max ;β?ατ= =

三、截面几何性质 (1)平行移轴公式:;2A a I I ZC Z += abA I I c c Y Z YZ += (2)组合截面: 1.形 心:∑∑=== n i i n i ci i c A y A y 1 1 ; ∑∑=== n i i n i ci i c A z A z 1 1 2.静 矩:∑=ci i Z y A S ; ∑=ci i y z A S 3. 惯性矩:∑=i Z Z I I )( ;∑=i y y I I )( 四、应力分析: (1)二向应力状态(解析法、图解法) a . 解析法: b.应力圆: σ:拉为“+”,压为“-” τ:使单元体顺时针转动为“+” α:从x 轴逆时针转到截面的 法线为“+” ατασσσσσα2sin 2cos 2 2 x y x y x --+ += ατασστα2cos 2sin 2 x y x +-= y x x tg σστα-- =220 22 min max 22 x y x y x τσσσσσ+??? ? ? ?-±+= c :适用条件:平衡状态 (2)三向应力圆: 1max σσ=; 3min σσ=;2 3 1max σστ-= x

(3)广义虎克定律: [])(13211σσνσε+-=E [] )(1 z y x x E σσνσε+-= [])(11322σσνσε+-=E [] )(1 x z y y E σσνσε+-= [])(12133σσνσε+-=E [] )(1 y x z z E σσνσε+-= *适用条件:各向同性材料;材料服从虎克定律 (4)常用的二向应力状态 1.纯剪切应力状态: τσ=1 ,02=σ,τσ-=3 2.一种常见的二向应力状态: 22 3122τσσ σ+?? ? ??±= 2234τσσ+=r 2243τσσ+=r 五、强度理论 *相当应力:r σ 11σσ=r ,313σσσ-=r ,()()()][2 12 132322214σσσσσσσ-+-+-= r σx σ

结构力学主要知识点归纳

结构力学主要知识点 一、基本概念 1、计算简图:在计算结构之前,往往需要对实际结构加以简化,表现其主要特点,略去其次要因素,用一个简化图形来代替实际结构。通常包括以下几个方面: A 、杆件的简化:常以其轴线代表 B 、支座和节点简化: ①活动铰支座、固定铰支座、固定支座、滑动支座; ②铰节点、刚节点、组合节点。 C 、体系简化:常简化为集中荷载及线分布荷载 D 、体系简化:将空间结果简化为平面结构 2、结构分类: A 、按几何特征划分:梁、拱、刚架、桁架、组合结构、悬索结构。 B 、按内力是否静定划分: ①静定结构:在任意荷载作用下,结构的全部反力和内力都可以由静力平衡条件确定。 ②超静定结构:只靠平衡条件还不能确定全部反力和内力,还必须考虑变形条件才能确定。 二、平面体系的机动分析 1、体系种类 A 、几何不变体系:几何形状和位置均能保持不变;通常根据结构有无多余联系,又划分为无多余联系的几何不变体系和有多余联系的几何不变体系。 B 、几何可变体系:在很小荷载作用下会发生机械运动,不能保持原有的几何形状和位置。常具体划分为常变体系和瞬变体系。 2、自由度:体系运动时所具有的独立运动方程式数目或者说是确定体系位置所需的独立坐标数目。 3、联系:限制运动的装置成为联系(或约束)体系的自由度可因加入的联系而减少,能减少一个自由度的装置成为一个联系 ①一个链杆可以减少一个自由度,成为一个联系。②一个单铰为两个联系。 4、计算自由度:)2(3r h m W +-=,m 为刚片数,h 为单铰束,r 为链杆数。 A 、W>0,表明缺少足够联系,结构为几何可变; B 、W=0,没有多余联系; C 、W<0,有多余联系,是否为几何不变仍不确定。 5、几何不变体系的基本组成规则: A 、三刚片规则:三个刚片用不在同一直线上的三个单铰两两铰联,组成的体系是几何不变的,而且没有多余联系。 B 、二元体规则:在一个刚片上增加一个二元体,仍未几何不变体系,而且没有多余联系。 C 、两刚片原则:两个刚片用一个铰和一根不通过此铰的链杆相联,为几何不变体系,而且没有多余联系。 6、虚铰:连接两个刚片的两根链杆的作用相当于在其交点处的一个单铰。虚铰在无穷远处的体系分析可见结构力学P20,自行了解。 7、静定结构的几何构造为特征为几何不变且无多余联系。 三、静定梁与静定钢架 1、内力图绘制: A 、内力图通常是用平行于杆轴线方向的坐标表示截面的位置,用垂直于杆轴线的坐标表示

理论力学基础知识

《理论力学教程》基础知识 第一章 质点力学 1. 在求解平面曲线运动问题时,可采用平面极坐标系,常将速度矢量分解为径 向速度和横向速度,其表达式分别为:r v r =;θθ r v =;将加速度矢量分解为径向加速度和横向加速度,其表达式分别为2θ r r a r -=; θθθ r r a 2+=。 第2题图 2. 求解线约束问题,通常用内禀方程,它的优点是运动规律和约束反作用力可以分开解算,这套方程可表示为,切向:τF dt dv m =;法向:n n R F v m +=ρ2 ;副法向:b b R F +=0。 3. 试写出直角坐标系表示的质点运动微分方程式x F x m = 、y F y m = 、z F z m = 。 4. 质点在有心力作用下,只能在垂直于动量矩J 的平面内运动,它的两个动力学特征是:(1)对力心的动量矩守恒;(2)机械能守恒。 5. 牛顿运动定律能成立的参考系,叫做惯性系;牛顿运动定律不能成立的参考 系,叫做非惯性系,为了使得牛顿运动定律在此参考系中仍然成立,则需加 上适当的惯性力。 6. 在平面自然坐标系中,切向加速度的表达式为dt dv a =τ,它是由于速度大小改变产生的;法向加速度的表达式为ρ2 v a n =,它是由于速度方向改变产生的。 7. 质心运动定理反映了质点组运动的总趋势,而质心加速度完全取决于作用在

质点组上的外力,而内力不能使质心产生加速度。 第8题图 8. 一质量为m 的小环穿在光滑抛物线状的钢丝上并由A 点向顶点O 运动,其 建立起的运动微分方程为:θsin mg dt dv m =;θρ cos 2 mg R v m -=。 注:此题答案不唯一。 第9题图 9.一物体作斜抛运动,受空气阻力为v mk R -=,若采用直角坐标系建立其在任意时刻的运动微分方程为:x x m kv dt dv m -=;y y mkv m g dt dv m --=;若采用自然坐标系建立其在任意时刻的运动微分方程为:θsin mg mkv dt dv m --=; θρc o s 2 mg v m =。 10.动量矩定义表达式为v m r J ?=,它在直角坐标系中的分量式为 ()y z z y m J x -=、()z x x z m J y -=、()x y y x m J z -=。

材料力学主要知识点归纳

材料力学主要知识点 一、基本概念 1、构件正常工作的要求:强度、刚度、稳定性。 2、可变形固体的两个基本假设:连续性假设、均匀性假设。另外对于常用工程材料(如钢材),还有各向同性假设。 3、什么是应力、正应力、切应力、线应变、切应变。 杆件截面上的分布内力集度,称为应力。应力的法向分量σ称为正应力,切向分量τ称为切应力。 杆件单位长度的伸长(或缩短),称为线应变;单元体直角的改变量称为切应变。 4、低碳钢工作段的伸长量与荷载间的关系可分为以下四个阶段:弹性阶段、屈服阶段、强化阶段、局部变形阶段。 5、应力集中:由于杆件截面骤然变化(或几何外形局部不规则)而引起的局部应力骤增现象,称为应力集中。 6、强度理论及其相当应力(详见材料力学ⅠP229)。 7、截面几何性质 A 、截面的静矩及形心 ①对x 轴静矩?=A x ydA S ,对y 轴静矩?=A y xdA S ②截面对于某一轴的静矩为0,则该轴必通过截面的形心;反之亦然。 B 、极惯性矩、惯性矩、惯性积、惯性半径 ① 极惯性矩:?=A P dA I 2ρ ② 对x 轴惯性矩:?= A x dA y I 2,对y 轴惯性矩:?=A y dA x I 2 ③ 惯性积:?=A xy xydA I ④ 惯性半径:A I i x x =,A I i y y =。 C 、平行移轴公式: ① 基本公式:A a aS I I xc xc x 22++=;A b bS I I yc yc y 22++= ;a 为x c 轴距x 轴距离,b 为y c 距y 轴距离。 ② 原坐标系通过截面形心时A a I I xc x 2+=;A b I I yc y 2+=;a 为截面形心距x 轴距离, b 为截面形心距y 轴距离。 二、杆件变形的基本形式 1、轴向拉伸或轴向压缩: A 、应力公式 A F = σ B 、杆件伸长量EA F N l l =?,E 为弹性模量。

结构力学各章重要内容、知识点、难点

结构力学各章重要内容、知识点、难点 1、绪论 知识点:结构和结构的分类,结构力学的任务,结构的计算简图与杆件结构分类,荷载的分类。 重点:结构的计算简图选择原则、简化要点,结点和支座的变形和受力特性。难点:活载,铰结点、刚结点、组合结点的特点。 2、平面体系的几何组成分析 知识点:自由度、约束、瞬铰、多余约束等概念, 体系自由度计算公式,平面几何不变体系的组成规则,瞬变体系的特性,静定、超静定结构的几何 组成。 重点:应用平面几何不变体系的组成规则分析平面杆系的几何组成。 难点:复杂平面杆系的几何分析。 3、静定梁和静定刚架 知识点:截面法计算指定截面的内力,利用微分关系作内力图,分段迭加法画弯矩图,简支斜梁的计算,多跨静定梁的组成特点及计算。静定平面刚 架的特点、几何组成及型式,反力的计算,内力的计算和内力图的绘制, 内力图的校核。 重点:分段迭加法画弯矩图;多跨静定梁反力、内力的计算及内力图绘制;静定平面刚架内力的计算和内力图。 难点:简支斜梁的计算;已知弯矩图,绘制剪力图、轴力图。 4、三铰拱 知识点:三铰拱的组成和类型,三铰拱的反力和内力,三铰拱的受力特点,合理轴线。 重点:三铰拱的反力和内力计算。 难点:三铰拱截面剪力和轴力的计算。 5、静定桁架和组合结构 知识点:桁架的特点和组成分类,结点法、截面法和联合法求桁架内力,组合结构的内力计算。 重点:特殊杆内力判断,结点法、截面法和联合法求桁架内力,组合结构的内力计算。 难点:复杂桁架内力计算,组合结构中梁式杆的弯矩图。 6、虚功原理和结构位移计算 知识点:位移计算的目的;变形体系的虚功原理;结构位移计算的一般公式; 静定结构在荷载作用下的位移计算;图乘法;静定结构由于温度变化 及支座移动下的位移计算;线弹性结构的互等定理。 重点:静定结构在荷载作用下的位移计算。 难点:图乘法。 7、力法 知识点:超静定结构和超静定次数,力法的基本结构、基本未知量、及其物理意义,利用对称性简化力法计算,超静定结构位移的计算。 重点:根据力法基本方程物理意义列各类结构在各种外界因素作用时的基本方程并计算内力和位移,对称结构取“半边结构”。 难点:支座移动时的力法计算,计算超静定结构位移时基本结构的选择,力法

自行车中的物理知识

一、力学知识 1、稳定性的知识 自行车之所以在行驶过程中不会倾倒,主要得益于物理学原理的应用。大家知道,凡是高速转动的物体,其转动方向会保持不变,物体便不会倾倒,这同旋转的陀螺不会倾倒是一个道理。我们骑自行车是在前进的方向上给自行车一个力,使车轮转动起来,车轮就能保持在一种平衡状态,在利用车把转动加以调节,自行车就可以往前行进了,一旦停下来,这种平衡没了,自行车就会倾倒。 2、摩擦力知识 (1)启动、行驶过程中的摩擦力 紧蹬自行车前进时,后轮受到的摩擦力方向向前,是自行车前进的动力,前轮受到的摩擦力方向向后,是自行车前进的阻力;自行车靠惯性前进时,前后轮受到的摩擦力方向均向后,这两个力均是自行车前进的阻力。后轮称为主动轮,前轮称为从动轮。当下雨或下雪天,地面摩擦力变小,自行车很容易摔倒,即平常说的打滑,其道理就在于此。自行车上轮胎上凹凸不平的花纹,就是为了增大摩擦力。 (2)刹车过程中的摩擦力 人捏刹车柄,使刹车线带动刹车块与轮胎靠紧,产生摩擦力,使自行车减速,最终停下来。摩擦力的大小取决于压力的大小和接触面的粗糙程度。以恒定的速度驾驶同一自行车、刹车力越大,摩擦力越大,自行车制动的越快;说明压力越大,产生的摩擦力越大。新、旧两辆自行车,在相同的速度下,用近似相同的力捏刹车柄,新车制动快,原因是旧车的刹车块和车胎磨得比较光滑,产生的摩擦力很小。 (3)自行车车轮胎、车把套、脚踏板以及刹车块处均刻有一些花纹,增大接触面粗糙程度,增大摩擦力。 (4)车轴处经常上一些润滑油,来减小摩擦力。 (5)所有车轴处均有滚珠,变滑动摩擦为滚动摩擦,来减小摩擦,转动方便. 3、减震系统 自行车装有减震器。自行车共有5个地方进行了减震处理:三脚架、鞍座、车头和前后轮胎,其中三脚架、鞍座、车头运用弹簧减震,车身则靠轮胎减震。自行车震动时,整个车身具有了形变性,使人落下时与车身接触的时间增长,受力变小,提高了舒适性。好比人从高处跳到水泥地上,脚会感到疼,如果在地面上铺上软垫,人再往下跳,即使是相同高度,感觉也不会那样剧烈。通过减震不仅使骑车人感到舒适,也减少了自行车的磨损。 4、压强知识 (1)自行车车胎上刻有载重量。如车载过重,则车胎受到压强太大而被压破。 (2)坐垫呈马鞍型,它能够增大坐垫与人体的接触面积以减小臀部所受压强,使人骑车不易感到疲劳。 (3)在夏天车轮气打足,则轮胎在强烈的阳光照射下,往往会爆胎,这是因为轮胎中气体在阳光照射下,吸收热量,温度升高,受热膨胀,压强增大,故车胎易爆。 (4)气门芯的作用:充气内胎上的气门芯,起着单向阀门的作用,只让气体进入,不让气体外漏,方便进气,保证充气内胎的密封。 (5)在车轴拧螺母处要加一个垫圈,来增大受力面积,以减小压强。 (6)自行车的脚踏板做得扁而平,来增大受力面积,以减小它对脚的压强, 5、简单机械的知识 (1)杠杆知识 A、控制前轮转向的杠杆:自行车的车把,是省力杠杆,人们用很小的力就能转动自行车前轮,来控制自行车的运动方向和自行车的平衡。

理论力学考试知识点总结

理论力学》考试知识点 静力学 第一章静力学基础 1、掌握平衡、刚体、力的概念以及等效力系和平衡力系,静力学公理。 2、掌握柔性体约束、光滑接触面约束、光滑铰链约束、固定端约束和球铰链的性质。 3、熟练掌握如何计算力的投影和平面力对点的矩,掌握空间力对点的矩和力对轴之矩的计算方法,以及力对轴的矩与对该轴上任一点的矩之间的关系。 4、对简单的物体系统,熟练掌握取分离体并画出受力图。 第二章力系的简化 1、掌握力偶和力偶矩矢的概念以及力偶的性质。 2、掌握汇交力系、平行力系、力偶系的简化方法和简化结果。 3、熟练掌握如何计算主矢和主矩;掌握力的平移定理和空间一般力系和平面力系的简化方法和简化结果。 4、掌握合力投影定理和合力矩定理。 5、掌握计算平行力系中心的方法以及利用分割法和负面积法计算物体重心。 第三章力系的平衡条件 1、了解运用空间力系(包括空间汇交力系、空间平行力系和空间力偶系)的平衡条件求解单个物体和简单物体系的平衡问题。 2、熟练掌握平面力系(包括平面汇交力系、平面平行力系和平面力偶系)的平衡条件及其平面力系平衡方程的各种形式;熟练掌握利用平面力

系平衡条件求解单个物体和物体系的平衡问题。 3、了解静定和静不定问题的概念 4、掌握平面静定桁架计算内力的节点法和截面法,掌握判断零力杆的方法。 第四章摩擦 1、掌握运用平衡条件求解平面物体系的考虑滑动摩擦的平衡问题。 2、了解极限摩擦定律、滑动摩擦系数、摩擦角、自锁现象、摩阻的概念。 运动学 第五章点的运动 1、掌握描述点的运动的矢量法、直角坐标法和弧坐标法,能求点的运动方程。 2、熟练掌握如何计算点的速度、加速度及其有关问题。 第六章刚体的基本运动 1、掌握刚体平动和定轴转动的特征;掌握刚体定轴转动的转动方程、角速度和角加速度;掌握定轴转动刚体角速度矢量和角加速度矢量的概念以及刚体内各点的速度和加速度的矢积表达式。 2、熟练掌握如何计算定轴转动刚体的角速度和角加速度、刚体内各点的速度和加速度。 第七章点的复合运动 1、掌握运动合成和分解的基本概念和方法。 2、理解哥氏加速度的原理。 3、熟练掌握点的速度合成定理和牵连运动为平动时的加速度合成定理的应用。

材料力学复习资料(同名5782)

材料力学复习资料 一、填空题 1、为了保证机器或结构物正常地工作,要求每个构件都有足够的抵抗破坏的能力,即要求它们有足够的强度;同时要求他们有足够的抵抗变形的能力,即要求它们有足够的刚度;另外,对于受压的细长直杆,还要求它们工作时能保持原有的平衡状态,即要求其有足够的 稳定性。 2、材料力学是研究构件强度、刚度、稳定性的学科。 3、强度是指构件抵抗破坏的能力;刚度是指构件抵抗变形的能力;稳定性是指构件维持其原有的平衡状态的能力。 4、在材料力学中,对变形固体的基本假设是连续性假设、均匀性假设、各向同性假设。 5、随外力解除而消失的变形叫弹性变形;外力解除后不能消失的变形叫塑性变形。 6、截面法是计算内力的基本方法。 7、应力是分析构件强度问题的重要依据。 8、线应变和切应变是分析构件变形程度的基本量。 9、轴向尺寸远大于横向尺寸,称此构件为杆。 10、构件每单位长度的伸长或缩短,称为线应变。 11、单元体上相互垂直的两根棱边夹角的改变量,称为切应变。 12、轴向拉伸与压缩时直杆横截面上的内力,称为轴力。 13、应力与应变保持线性关系时的最大应力,称为比例极限。 14、材料只产生弹性变形的最大应力,称为弹性极根;材料能承受的最大应力,称为强度极限。 15、弹性模量E是衡量材料抵抗弹性变形能力的指标。 16、延伸率δ是衡量材料的塑性指标。δ≥5%的材料称为塑性材料;δ<5%的材料称为脆性材料。 17、应力变化不大,而应变显著增加的现象,称为屈服或流动。 18、材料在卸载过程中,应力与应变成线性关系。 19、在常温下把材料冷拉到强化阶段,然后卸载,当再次加载时,材料的比例极限提高,而塑性降低,这种现象称为冷作硬化。 20、使材料丧失正常工作能力的应力,称为极限应力。 21、在工程计算中允许材料承受的最大应力,称为许用应力。 22、当应力不超过比例极限时,横向应变与纵向应变之比的绝对值,称为泊松比。 23、胡克定律的应力适用范围是应力不超过材料的比例极限。 24、杆件的弹性模量E表征了杆件材料抵抗弹性变形的能力,这说明在相同力作用下,杆件材料的弹性模量E值越大,其变形就越小。 25、在国际单位制中,弹性模量E的单位为GPa。 26、低碳钢试样拉伸时,在初始阶段应力和应变成线性关系,变形是弹性的,而这种弹性变形在卸载后能完全消失的特征一直要维持到应力为弹性极限的时候。 27、在低碳钢的应力—应变图上,开始的一段直线与横坐标夹角为,由此可知其正切tg在数值上相当于低碳钢拉压弹性模量E的值。 28、金属拉伸试样在进入屈服阶段后,其光滑表面将出现与轴线成45o角的系统条纹,此条纹称为滑移线。 29、使材料试样受拉达到强化阶段,然后卸载,再重新加载时,其在弹性范围内所能达到的最大荷载将提高,而且断裂后的延伸率会降低,此即材料的冷作硬化现象。30、铸铁试样压缩时,其破坏断面的法线与轴线大致成45o的倾角。 31、铸铁材料具有抗压强度高的力学性能,而且耐磨,价廉,故常用于制造机器底座,床身和缸体等。 32、铸铁压缩时的延伸率值比拉伸时大。 33、混凝土这种脆性材料常通过加钢筋来提高混凝土构件的抗拉能力。 34、混凝土,石料等脆性材料的抗压强度远高于它的抗拉强度。 35、为了保证构件安全,可靠地工作,在工程设计时通常把许用应力作为构件实际工作应力的最高限度。 36、安全系数取值大于1的目的是为了使工程构件具有足够的强度储备。 37、设计构件时,若片面地强调安全而采用过大的安全系数,则不仅浪费材料而且会使所设计的结构物笨重。38、约束反力和轴力都能通过静力平衡方程求出,称这类问题为静定问题;反之则称为超静定问题;未知力多于平衡方程的数目称为几次超静定。 39、构件因强行装配而引起的内力称为装配内力,与之相应的应力称为装配应力。 40、材料力学中研究的杆件基本变形的形式有拉伸或压缩、剪切、扭转和弯曲。 41、吊车起吊重物时,钢丝绳的变形是拉伸变形;汽车行驶时,传动轴的变形是扭转变形;教室中大梁的变形是弯曲变形;建筑物的立柱受压缩变形;铰制孔螺栓连接中的螺杆受剪切变形。 42、通常把应力分解成垂直于截面和切于截面的两个分量,其中垂直于截面的分量称为正应力,用符号σ表示,切于截面的分量称为剪应力,用符号τ表示。 43、杆件轴向拉伸或压缩时,其受力特点是:作用于杆件外力的合力的作用线与杆件轴线相重合。 44、杆件轴向拉伸或压缩时,其横截面上的正应力是均匀分布的。 45、轴向拉伸或压缩杆件的轴力垂直于杆件横截面,并通过截面形心。 46、在轴向拉伸或压缩杆件的横截面上的正应力相等是由平面假设认为杆件各纵向纤维的变形大小都相等而推断的。 47、正方形截而的低碳钢直拉杆,其轴向向拉力3600N,若许用应力为100Mp a,由此拉杆横截面边长至少应为 6mm。 48、求解截面上内力的截面法可以归纳为“截代平”,其中“截”是指沿某一平面假想将杆 截断分成两部分;“代”是指用内力代替去除部分对保留部分的作用;“平”是指对保留部分建立平衡方程。 49、剪切的实用计算中,假设了剪应力在剪切面上是均匀分布的。 50、钢板厚为t,冲床冲头直径为d,今在钢板上冲出一个直径d为的圆孔,其剪切面面积为πdt。 51、用剪子剪断钢丝时,钢丝发生剪切变形的同时还会发

结构力学知识点总结

结构力学知识点总结

1.关于∞点和∞线的下列四点结论: (1) 每个方向有一个∞点(即该方向各平行线的交点)。 (2) 不同方向上有不同的∞点。 (3) 各∞点都在同一直线上,此直线称为∞线。 (4) 各有限远点都不在∞线上。 2.多余约束与非多余约束是相对的,多余约束一般不是唯一指定的。一个体系中有多个约束时,应当分清多余约束和非多余约束,只有非多余约束才对体系的自由度有影响。 3.W>0, 缺少足够约束,体系几何可变。W=0, 具备成为几何不变体系所要求 的最少约束数目。W<0,体系具有多余约束。 4.一刚片与一结点用两根不共线的链杆相连组成的体系内部几何不变且无多余约束。 两个刚片用一个铰和一根不通过此铰的链杆相联,组成无多余约束的几何不变体系。 两个刚片用三根不全平行也不交于同一点的链杆相联,组成无多余约束的几何不变体系。

9.剪力图上某点处的切线斜率等于该点处荷载集度q 的大小 ; 弯矩图上某点处的切线斜率等于该点处剪力的大小。 10. 梁上任意两截面的剪力差等于两截面间载荷图所包围的面积; 梁上任意两截面的弯矩差等于两截面间剪力图所包围的面积。 11.分布力q(y)=0时(无分布载荷),剪力图为一条水平线;弯矩图为一条斜直线。 () ()Q dM x dF x dx =2 2 ()()()Q dF x d M x q y dx dx ==-,,B A B A B A x NB NA x x x QB QA y x x B A Q x F F q dx F F q dx M M F dx =-=- =+ ? ? ?

分布力q(y) = 常数时,剪力图为一条斜直线;弯矩图为一条二次曲线。 12.只有两杆汇交的刚结点,若结点上无外力偶作用,则两杆端弯矩必大小相等,且同侧受拉。 13.对称结构受正对称荷载作用, 内力和反力均为对称(K行结点不受荷载情况)。对称结构受反对称荷载作用, 内力和反力均为反对称。 14.三铰拱支反、内力计算公式(竖向荷载、两趾等高)

九年级物理自行车上的摩擦力研究报告

自行车上的摩擦力研究报告 上学期我们在物理上学习了摩擦力的有关知识。认识了摩擦力,探究了影响滑动摩擦力大小有两个因素,并知道增加有益摩擦和减小有害摩擦的方法。 摩擦力通常分为滑动摩擦、滚动摩擦和静摩擦几种。滑动摩擦力是一个物体在另一个物体表面滑动时,所受到的阻碍物体相对运动的力。影响滑动摩擦力大小有两个因素: 1. 摩擦力的大小与接触面间的压力大小有关,接触面粗糙程度一定时,压力越大摩擦力越大。2. 摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关,压力一定时,接触面越粗糙,摩擦力越大。在日常生活中和生产活动中,有些摩擦是有利的,有些摩擦是有害的。我们总是要增大有益的摩擦,减小有害摩擦。增大有益摩擦的方法有两种:1增加接触面的粗糙程度来增大摩擦;2、用增大压力的方法来增大摩擦。减小有害摩擦的方法有多种:1、减小接触面的粗糙程度来减小摩擦;2、用减小压力的方法来减小摩擦;3、利用滚动摩擦来减少摩擦; 4、给某些部件加润滑剂;5使两个接触面彼此分开,如:气垫船、磁悬浮列车都是利用这种方法减小摩擦的。 生活中到处都有摩擦力,为了进一步了解摩擦力,锻炼自己理论联系实际能力,了解物理与实际生活的联系,我们对结构比较简单,应用比较广泛的自行车进行了研究。 研究方式: 1、查阅教材进一部熟悉有关摩擦力的知识。 2、拆卸、观察自行车的结构。找出与摩擦力有关的部分。 3、询问老师、家长和修车师傅有关自行车的一些问题。 4、亲自去骑不同类型的自行车,具体体会它的不同之处。 5、利用网络资源收集有关自行车的资料。 6、分组分析讨论,大家合作,形成实验报告。 研究内容: 一、自行车上增大有益摩擦,减小有害摩擦的方法 自行车的种类很多,不管是哪种自行车,增大和减小摩擦的方法都差不多。自行车上增大有益摩擦的方法大抵有两种:1增加接触面的粗糙程度来增大摩

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求解第一类问题,需先求得质点的加速度;求解第二类问题,一般是积分的过程。质点的运动规律不仅决定于作用力,也与质点的运动初始条件有关,这两类的综合问题称为混合问题。 常见问题 问题一在动力学中质心意义重大。质点系动量,它只取决于质点系质量及质心速度。 问题二质心加速度取决于外力主失,而与各力作用点无关,这一点需特别注意。 动量矩定理 知识点总结 1.动量矩。 质点对点O 的动量矩是矢量。 质点系对点O 的动量矩是矢量。 若z 轴通过点O ,则质点系对于z 轴的动量矩为 。 若 C 为质点系的质心,对任一点O 有。 2.动量矩定理。 对于定点O 和定轴z 有 若 C 为质心,C z 轴通过质心,有

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