力学性能基础知识.
力学基础知识
工程单位制
大小
单位制
国际单位制
物理量
类别
量纲
英
制
基本量纲
导出量纲 量纲幂次式
常用量 速度，加速度 体积流量，质量流量 密度，重度 力，力矩 压强，压力，弹性模量
粘度，运动粘度
其他量 角速度，角加速度 应变率
第三节 变形体力学基础
一、材料力学的任务 二、关于变形固体及其基本假设 三、内力、截面法、轴力及轴力图
光滑辊轴而成． 约束力：构件受到垂直于光滑面的约束力．
5.平面固定端约束
=
=
≠
=
四.物体的受力分析和受力图
第二节 平面力系和平衡方程
一.平面力系的简化 二.平面力系的平衡方程
三.力学单位制与量纲 物理量的量纲
基本量纲dim m = M , dim l = L , dim t = T
导出量纲：用基本量纲的幂次表示。
二、关于变形固体及其基本假设
1.可变形固体
关于变形的基本概念和名词 弹性 ––– 物体在引起变形的外力被除去以后，
能即刻恢复它原有形状和尺寸的性质。
弹性变形 ––– 变形体在外力被除去后能 完全消失的变形。
塑性变形 ––– 变形体在外力被除去后不能 消失的变形。
2. 基本假设
• 连续性假设
认为组成物体的物质毫无空隙地充满了整个 物体的几何体积。
•小变形 假设物体产生的变形与整个物体的原始尺寸
相比是极其微小的。
PP
L
理论力学与材料力学的研究对象在模型上的区别。 理论力学：刚体 材料力学：变形固体完全弹性体
三.内力、截面法、轴力及轴力图
（一）内力的概念 它是由于外力的作用而使物体的各部分之间
材料力学概念及基础知识
一、基本概念1 材料力学的任务是：研究构件的强度、刚度、稳定性的问题，解决安全与经济的矛盾。
2 强度：构件抵抗破坏的能力。
3 刚度：构件抵抗变形的能力。
4 稳定性：构件保持初始直线平衡形式的能力。
5 连续均匀假设：构件内均匀地充满物质。
6 各项同性假设：各个方向力学性质相同。
7 内力：以某个截面为分界，构件一部分与另一部分的相互作用力。
8 截面法：计算内力的方法，共四个步骤：截、留、代、平。
9 应力：在某面积上，内力分布的集度(或单位面积的内力值)、单位Pa。
10 正应力：垂直于截面的应力(σ)11 剪应力：平行于截面的应力()12 弹性变形：去掉外力后，能够恢复的那部分变形。
13 塑性变形：去掉外力后，不能够恢复的那部分变形。
14 四种基本变形：拉伸或压缩、剪切、扭转、弯曲。
二、拉压变形15 当外力的作用线与构件轴线重合时产生拉压变形。
16 轴力：拉压变形时产生的内力。
17 计算某个截面上轴力的方法是：某个截面上轴力的大小等于该截面的一侧各个轴向外力的代数和，其中离开该截面的外力取正。
18 画轴力图的步骤是：①画水平线，为X轴，代表各截面位置；②以外力的作用点为界，将轴线分段；③计算各段上的轴力；④在水平线上画出对应的轴力值。
（包括正负和单位）19 平面假设：变形后横截面仍保持在一个平面上。
20 拉（压）时横截面的应力是正应力，σ=N/A21 斜截面上的正应力：σα=σcos²α22 斜截面上的切应力：α=σSin2α/223 胡克定律：杆件的变形时与其轴力和长度成正比，与其截面面积成反比，计算式△L=NL/EA（适用范围σ≤σp）24 胡克定律的微观表达式是σ=Eε。
25 弹性模量（E）代表材料抵抗变形的能力（单位Pa）。
26 应变：变形量与原长度的比值ε=△L/L（无单位），表示变形的程度。
27 泊松比（横向变形与轴向变形之比）μ=∣ε1/ε∣28 钢（塑）材拉伸试验的四个过程：比例阶段、屈服阶段、强化阶段、劲缩阶段。
工程力学知识点详细总结
工程力学知识点详细总结工程力学是研究物体受力和变形规律的学科，它是工程学的基础学科之一。
在工程实践中，我们经常需要对结构物体的力学特性进行分析和计算，以保证结构的安全可靠。
因此，工程力学的理论和方法在工程设计和施工中起着不可替代的作用。
本文以静力学、动力学和固体力学为主要内容，详细总结了工程力学的相关知识点。
一、静力学1.力的概念和分类力是引起物体产生加速度的原因，根据力的性质和来源可以将力分为接触力和场力。
接触力是通过物体的静止接触面传递的力，包括摩擦力、正压力和剪切力等；场力是由物体之间的相互作用所产生的力，包括重力、电磁力和引力等。
2.受力分析受力分析是研究物体受力情况的一种分析方法，通过分析物体受力的大小、方向和作用点，可以确定物体的平衡条件和受力状态。
在受力分析中，可以应用力矩平衡、受力图和自由体图等方法来分析物体的受力情况。
3.力的合成和分解力的合成和分解是将若干个力按照一定规律合成为一个合力，或者将一个力分解为若干个分力的方法。
通过力的合成和分解，可以简化受力分析的过程，求解物体的受力情况。
4.平衡条件平衡是指物体处于静止状态或匀速直线运动状态。
根据平衡的要求，可以得出物体的平衡条件，包括受力平衡和力矩平衡。
在分析物体的平衡条件时，可以应用力的合成和分解、力矩平衡等方法进行求解。
5.杆件受力分析杆件受力分析是研究杆件受力情况的一种分析方法，通过分析杆件受力的大小、方向和作用点，可以确定杆件的受力状态。
在杆件受力分析中，可以应用正压力、拉力和剪力等概念进行求解。
6.梁的受力分析梁是一种常见的结构构件，受到外部加载作用时会产生弯曲变形。
梁的受力分析是研究梁受力情况的一种分析方法，通过分析梁受到的弯矩和剪力的分布规律，可以确定梁的受力状态。
在梁的受力分析中，可以应用梁的静力平衡和弯矩方程等方法进行求解。
7.静力学原理静力学原理是研究物体力学特性的基本原理，包括牛顿定律、平衡条件和力的合成分解定理等。
金属材料基础知识,金属材料的力学性能
金属材料基础知识，金属材料的力学性能金属材料是指具有光泽、延展性、容易导电、传热等性质的材料。
一般分为黑色金属和有色金属两种。
黑色金属包括铁、铬、锰等。
其中钢铁是基本的结构材料，称为“工业的骨骼”。
由于科学技术的进步，各种新型化学材料和新型非金属材料的广泛应用，使钢铁的代用品不断增多，对钢铁的需求量相对下降。
但迄今为止，钢铁在工业原材料构成中的主导地位还是难以取代的。
任何机械零件或工具，在使用过程中，往往要受到各种形式外力的作用，这就要求金属材料必须具有一种承受机械载荷而不超过许可变形或不破坏的能力，这种能力就是材料的力学性能。
一、力学性能--强度强度——金属在静载荷作用下抵抗塑性变形或断裂的能力。
1．拉伸测试拉伸试验是指在承受轴向拉伸载荷下测定材料特性的试验方法。
利用拉伸试验得到的数据可以确定材料的弹性极限、伸长率、弹性模量、比例极限、面积缩减量、拉伸强度、屈服点、屈服强度和其它拉伸性能指标。
2．力－伸长曲线弹性变形阶段--屈服阶段--强化阶段--缩颈阶段3．强度指标（1）屈服强度：当金属材料出现屈服现象时，在实验期间发生塑性变形而力不增加的应力点。
（2）抗拉强度Rm ：材料在断裂前所能承受的最大的应力。
二、力学性能--塑性塑性——材料受力后在断裂前产生塑性变形的能力。
1．断后伸长率A ：试样拉断后，标距的伸长量与原始标距之比的百分率。
2．断面收缩率Z ：试样拉断后，缩颈处面积变化量与原始横截面面积比值的百分率三、力学性能--硬度硬度——材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力。
硬度是通过在专用的硬度试验机上实验测得的。
1．布氏硬度：用球面压痕单位面积上所承受的平均压力来表示，单位为Pa，但一般均不标出：表示方法：布氏硬度用硬度值、硬度符号、压头直径、实验力及实验力保持时间表示。
当保持时间为10～15s时可不标。
应用范围：主要用于测定铸铁、有色金属及退火、正火、调质处理后的各种软钢等硬度较低的材料。
金属材料-力学性能及金相检验基础知识
拉伸曲线的类型
不同类型曲线上的上屈服强度和下 屈服强度（ReH和ReL）
塑性
• 是指在外力作用下，能引起金属永久变形而不发 生破断，在外力取消后仍能保持变形后的形状的 能力。 • 材料的塑性值也可以通过拉伸试验，在测得金属 材料强度的同时确定出来。通常塑性的高低用伸 长率（A、δ）和断面收缩率（Z、ψ）来衡量，其 单位为%。 • 伸长率表示拉断后试样的伸长量与原来标距长度 相比的百分数。 • 截面收缩率表示拉断后试样在断裂处的收缩面积 与原来横截面积相比的百分数。
压缩、弯曲、剪切试验
• 压缩试验与拉伸试验相似，只是受力方向相反。通常只用 于生铁、水泥等较脆的材料。抗压强度的符号是σbc ，单 位也是MPa（N/mm2）。 • 弯曲试验主要用于测定材料在弯曲力矩作用下的强度和塑 性，通常有两种加载方法：三点加载和四点加载，弯曲试 验的对象主要是对塑性变形很小或较脆的材料，在拉伸时 不易进行塑性变形测量的材料，如铸铁、硬质合金、工具 钢等，测量指标是抗弯强度和挠度。弯曲强度的符号是 σbb ，单位也是MPa（N/mm2），挠度符号是f，单位mm。 对于塑性很好的材料，弯曲试验没有什么意义，只在评定 材料工艺性能时进行冷弯试验，以观察其在弯曲到规定角 度时有无裂缝或断裂，借此评定材料的工艺质量，不进行 应力计算。试验方法是GB/T232《金属材料 弯曲试验方 法》。 • 剪切试验的对象是铆钉、销子等，其试验材料为塑性很好 的金属。剪切试验的目的是测出材料的最大错动力和相应 的应力，即剪切强度。
维氏硬度
• 表示方法：如，225HV1/20表示用1kgf（9.807N）试验力 保持20秒，测定的维氏硬度值为225。 • 对试样要求：试验面的制备要求较高，一般要求粗糙度不 大于0.2μm，但对于小负荷和显微维氏硬度试验，则要求 在0.1μm以下；而且试验面的加工也必须确保使表面产生 形变硬化。 • 优点：试验力可任意选择，可测厚薄不同的试样的厚度， 是测量最精确的一种试验方法。 • 缺点：试样制备与压痕测量较费时间，工作效率较低，只 适用于在试验室中进行，不适用大批量生产中的常规检验， 压痕较小，代表性差，受成分偏析和组织不均匀等缺陷影 响较大，因此所测硬度值的重复性差，分散度大。 • 虽然试验力可任意选择，硬度值可任意比较，但因压痕大 小不同，测量误差也不同，因此，在进行硬度值比较时， 应尽可能选择与原先测试那些试样硬度时相同的试验力。
考研机械设计必考知识点
考研机械设计必考知识点一、力学基础知识1.1 力的基本概念力是物体之间相互作用的结果，具有大小和方向。
1.2 力的合成与分解力的合成是指多个力同时作用于物体时，其合力的求解。
力的分解是指把一个力分解为多个合力的过程。
1.3 牛顿三定律牛顿第一定律：一个物体如果受到合力为零的作用，则物体保持静止或匀速直线运动。
牛顿第二定律：物体的加速度与作用在物体上的合力成正比，与物体的质量成反比。
牛顿第三定律：任何两个物体之间存在相互作用力，且大小相等、方向相反。
1.4 力矩和力矩平衡力矩是描述力偶对物体产生的转动效果的物理量。
力矩平衡是指物体受到的合力矩为零，物体处于平衡状态。
二、材料力学2.1 应力与应变应力是物体单位面积上的内力，应变是物体长度或体积的变化与原长或原体积的比值。
2.2 弹性力学性能弹性力学性能包括弹性模量、屈服强度、延伸率等。
2.3 薄壁压力容器薄壁压力容器是指壁厚相对于容器直径或高度较小的容器，其设计与分析需要考虑安全性能及适应力。
三、机械设计3.1 齿轮传动齿轮传动是机械传动中常用的一种形式，包括直齿轮传动、斜齿轮传动、蜗轮传动等。
3.2 轴的设计轴是机械传动中承受扭矩的重要零件，其设计需要考虑强度和刚度。
3.3 联轴器联轴器用于连接两个轴，传递功率和扭矩。
各类联轴器的特点和选用原则。
3.4 轴承的种类和选用轴承用于支撑转轴并减小摩擦，常见的有滚动轴承和滑动轴承。
四、机械制图4.1 国家标准图形符号机械制图中的常用符号，如直线、圆、孔、螺纹等。
4.2 投影方法机械制图中的常用投影方法，包括主视图、俯视图、侧视图等。
4.3 三维建模软件常用的三维建模软件，如SolidWorks、Pro/E等。
五、数值计算和优化设计方法5.1 数值计算基础数值计算方法的基本原理和常用的数值计算方法，如牛顿法、二分法等。
5.2 优化设计方法优化设计方法的基本原理和常用的优化算法，如遗传算法、粒子群算法等。
六、机械振动与噪声控制6.1 机械振动基础机械振动的基本概念和分类，如自由振动、受迫振动等。
材料力学的基本知识与基本原理
材料力学的基本知识与基本原理材料力学是研究材料在外力作用下的力学性能和力学行为的学科。
它是材料科学与工程中的重要基础学科，对于材料的设计、制备和应用具有重要意义。
本文将介绍材料力学的基本知识与基本原理，帮助读者更好地理解材料的力学性质。
一、材料力学的基本概念材料力学是研究材料在外力作用下的力学行为的学科，它主要包括静力学、动力学和弹性力学等内容。
静力学研究材料在力的作用下的平衡状态，动力学研究材料在力的作用下的运动状态，而弹性力学则研究材料在外力作用下的弹性变形。
二、材料力学的基本原理1. 牛顿第一定律牛顿第一定律也被称为惯性定律，它指出物体在没有外力作用下将保持静止或匀速直线运动。
在材料力学中，这一定律可以解释材料在没有外力作用下的静力平衡状态。
2. 牛顿第二定律牛顿第二定律是描述物体受力后的运动状态的定律，它表明物体所受合力与物体的加速度成正比。
在材料力学中，牛顿第二定律可以用来描述材料在外力作用下的运动状态，从而研究材料的力学性能。
3. 弹性力学原理弹性力学原理是研究材料在外力作用下的弹性变形的原理。
它基于胡克定律，即应力与应变成正比。
应力是单位面积上的力，应变是单位长度上的变形量。
弹性力学原理可以用来计算材料在外力作用下的应力和应变，从而研究材料的弹性性能。
4. 应力与应变的关系应力与应变的关系是材料力学中的重要内容，它可以通过应力-应变曲线来描述。
应力-应变曲线是材料在外力作用下的应力和应变之间的关系曲线，它可以反映材料的力学性能和变形特性。
在应力-应变曲线中，通常有线弹性阶段、屈服阶段、塑性阶段和断裂阶段等不同的阶段。
5. 杨氏模量和泊松比杨氏模量和泊松比是材料力学中的两个重要参数。
杨氏模量是描述材料在拉伸或压缩时的刚度的参数，它越大表示材料越硬。
泊松比是描述材料在拉伸或压缩时的体积变化与形变的比值，它越小表示材料越不易变形。
三、材料力学的应用材料力学的研究成果广泛应用于材料科学与工程领域。
工程力学知识总结
工程力学知识总结工程力学是研究物体受力和运动规律的一门学科，它对于工程领域的发展和实践具有重要的作用。
在工程力学中，有许多基本概念和原理需要我们理解和掌握，下面我将就几个关键点进行总结。
一、静力学静力学是工程力学的基础，主要研究物体在平衡状态下受力的情况。
其中，最为重要的概念是力的平衡和向量的分解。
在工程实践中，我们经常需要分析物体受力平衡的问题，例如悬臂梁的计算、弹簧的力学特性等。
了解静力学原理，可以帮助我们更准确地预测物体在受力下的变形和破坏情况，从而做出合理的设计和决策。
二、动力学动力学是研究物体在受力下运动情况的学科。
在工程实践中，我们经常需要分析物体的加速度、速度和位移等动力学参数，来评估物体的运动特性和受力情况。
同时，动力学也与工程设计密切相关，例如汽车的制动距离计算、电梯的速度限制等都需要基于动力学原理进行分析和计算。
三、材料力学材料力学是研究材料受力和变形规律的学科。
在工程中，我们经常需要对各种材料的力学性能进行评估和分析。
例如，钢材的强度、混凝土的抗压能力、塑料的形变特性等都属于材料力学的范畴。
了解材料力学原理，可以帮助我们选择合适的材料，从而提高工程的可靠性和安全性。
四、结构力学结构力学是研究物体构件之间力学相互作用和受力特性的学科。
在工程设计中，往往需要设计各种强度合适、刚度满足要求的结构，而结构力学能够提供必要的分析工具和方法。
例如，房屋结构、桥梁设计、机械零部件等都需要依靠结构力学原理进行计算和分析。
了解结构力学原理，可以帮助我们做出合理的结构设计和优化。
五、流体力学流体力学是研究流体运动和受力规律的学科。
在工程领域中，流体力学的应用非常广泛，例如水力学、空气动力学等都属于流体力学的范畴。
在设计水利、空调、风力发电等工程时，我们需要对流体的流动特性和受力情况进行分析和计算。
熟悉流体力学原理，可以帮助我们更好地理解和控制流体的运动，从而提高工程的效率和可靠性。
综上所述，工程力学涵盖了静力学、动力学、材料力学、结构力学和流体力学等多个领域，它们共同构成了工程力学的基础和核心。
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ReL FeL S0
济钢技术监督处中心物理室
力学检验知识
应区分上下屈 服一般选用下 屈服点作为标 准值，因为下 屈服点是一个 稳定屈服过程 ， 但包括船板在 内的一些钢种 已经以上屈服 为标准
济钢技术监督处中心物理室
力学检验知识
规定非比例延伸强度
在曲线上，作一条与 曲线的弹性直线段部 分平行的直线，在延 伸轴上，此直线与弹 性直线段的距离为OC。 做出的直线与曲线的 交截点即为所求的规 定非比例延伸强度的 力值 ，将它除以试 样的原始截面积,就得 到规定的非比例延伸 强度如济钢技术监督处中心物理室 Rp0.2 。
均匀变形阶段 （de段） 屈服后继续变形，必须不断增加载 荷。此阶段的塑性变形是均匀的， 称为均匀变形阶段。 这种随塑性变形增大，变形抗力不 断增加的现象称为应变硬化，也叫 做加工硬化。 当载荷达到最高点e时，所对应的应 力称为强度极限或抗拉强度
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拉伸曲线
断裂阶段ef 当载荷达到最高点后， 试样的一部分截面开始 急剧缩小，出现了“缩 颈”现象，载荷下降， 变形增大直至断裂。 变形主要集中在缩颈附 近，称为局部变形阶段。
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力学检验基础知识
概
述
金属材料具有各种不同的使用性能，在工业 生产中得到广泛的应用。 金属材料的力学性能是指材料在外加载荷 （外力或能量）作用下或载荷与环境因素 （温度、介质和加载速率）联合作用下所表 现的行为。 最常用、最基本的力学性能试验方法是拉伸 试验、冲击试验和弯曲试验。
裂过程中吸收 能量的能力
强度 ,是由应力值来量化表示的
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应力与应变
拉伸力与试样原始截面积的比值被定义为工 程应力，即：
F S0
所谓的屈服强度和抗拉 强度就是一个应力值
拉伸时试样长度方向特定标距下的伸长量与 原始标距的比值定义为应变，即：
L L0
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测量原始横截面积
圆形横截面面积
矩形横截面面积
1 S0 d 2 4
S0 ab
宽厚都取最小 值
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强度指标的测定
材料的实际使
用极限
屈服强度: 对有明显屈服现象的材料，应 测定其上、下屈服强度；无明显屈服现象的 材料，按要求（一般为0.2%）测定规定非 比例延伸强度或规定残余延伸强度。
Ag Lg Le 100%
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力学检验知识
济钢技术监督处中心物理室
力学检验知识
钢筋最大力总延伸率的测定方法
L L0 Rm Agt 100 E L0
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力学检验知识
数据修约
数据的进舍规则可概括为“四舍六入五单双”。具体说明 如下： 8.1 在拟舍弃的数字中，若左边第一个数字小于5（不包 括5）时，则舍去，即所拟保留的末位数字不变。 例如，将13.346修约到保留一位小数，得13.3。 8.2 在拟舍弃的数字中，若左边第一个数字大于5(不包括 5)时，则进1，即拟保留的末位数字加1。 例如，将52.463修约到只保留一位小数，得52.5。 8.3 在拟舍弃的数字中，若左边第一个数字等于5，其右 边的数字并非全部为零时，则进1，即所拟保留的末位数 字加1。 例如，将2.1502修约到只保留一位小数，得2.2。
极限。
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拉伸曲线
屈服阶段cd 超过弹性极限，有的材料在塑性变 形的初期产生明显的塑性流动。 即力不增加、增加很小或略有下降 的情况下变形大量产生，拉伸图上 出现平台或锯齿形，试样表向出现 滑移带，这种现象叫做屈服。 屈服阶段的最小应力称为屈服应力
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拉伸曲线
Rp 0.2 Fp 0.2 S0
力学检验知识
抗拉强度
从拉伸图上找出试验过程中的最大力值 （对于有屈服的材料屈服阶段之前不计）， 如图所示；或是得出最大力后将其除以试 样截面积即得到抗拉强度。
Rm Fm S0
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力学检验知识
塑性指标的测定
断面收缩率将试样断裂部分仔细地配接在一起，使其 轴线处于同一直线上。对于圆形横截面试样，在颈缩 最小处相互垂直的方向测量直径，取其算数平均值计 算最小横截面积；对于矩形横截面试样，测量颈缩处 的最大宽度和最小厚度，两者乘积为断后最小横截面 积。原始横截面积与断后最小横截面积之差除以原始 横截面积得到的百分比即为断面收缩率。
断后伸长率
移法位
本质就是把长断样部分的伸长，等效到短 断样一端
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力学检验知识
最大力总伸长率和最大力非比例延伸率
在力-延伸曲线图上测定最大力时的总延伸， 见图所示，将总延伸除以引伸计标距即得 到最大力总伸长率。
Agt Lm Le 100%
从最大力总延伸中扣除弹性延伸部分，即 得到最大力时的非比例延伸率，将其除以 引伸计标距就得到最大力非比例伸长率。
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第1章 金属拉伸试验
拉伸试验是材料力学性能中最常见最典型的 外力去除后，能恢复的变形称 试验方法。 为弹性变形，不能恢复的为塑 材料变形的能力 形变形 试验中的弹性变形、塑形变形、断裂等阶段 真实地反映了材料抵抗外力作用的全过程。 它可以测定金属材料的弹性、塑形、强度、 韧性及硬化指数等许多重要性能指标，其中 屈服强度、抗拉强度、断后伸长率是评定金 材料在弹性变形、 属材料及加工工艺的重要参数。 塑形变形、断 外力作用下抵抗永久变形和断裂的能力称为
Z (S0 Su ) S0 100%
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力学检验知识
，K取11.3为长比例试样
K 值
L0 K S0
国标规定只有断在原始标距1/3以内才有效， 但断后伸长率附和规定值要求的不管断在 何处都有效。
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力学检验知识
各种拉伸曲线
高强钢：没有明显屈服如
JB700 JB800
低碳钢、低 合金钢
没有颈缩，在均匀变形 程中断裂，如铝
拉伸过程不稳定材料： 材料内部杂质或夹头打 滑造成
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拉伸曲线
认识弹性段的一个目 的在于找到正确的弹性 断起始点，以便准确的 找到规定非比例强度， Rp0.2
弹性变行阶段oc oa符合虎克定律，即应力和应变成线性 关系。保持直线关系的最大应力称为比 例极限。 ab段应力和应变不完全成正比，但变形 仍是弹性的。 超过b点后，出现微量的塑性变形。 开始产生微量塑性变形的应力称为弹性