《机械基础》强度与刚度（课件）重庆市机械加工类 考点讲练测

强度与刚度 重庆市 机械加工类专业 第一部分 机械基础 考点讲练测 重庆市《机械加工类专业考点讲练测》专辑，是依据重庆市中职毕业生参加高职分类考试招生专业综合理论考试—机械加工类考试说明的考试范围与要求编写的。紧密围绕机械加工类专业考纲所涉及的四门课程的 27个考试内容及要求，精心编撰了54套讲练测。每套讲练测的内容均涵盖考点解读、思维导图、知识梳理、概念回顾、概念强化题、高考真题与典型例题、课堂练习、课堂小结以及课后测验九个环节。 本讲属于重庆市《机械加工类专业考点讲练测》的第3套，包含讲义、课件以及测验这三个教学文件，且与之配套使用的还有重庆市《机械加工类专业考纲百套卷》。欢迎各位老师下载使用，并敬请给予宝贵建议。 考点解读 思维导图 知识梳理 师生互动 概念强化题 典型例题 课堂练习 课堂小结 目录 2 考纲要求 （1）理解力的概念及基本性质。 （2）了解物体的受力分析方法。 思维导图 知识梳理 一、材料力学的基本概念 1.机械零件承载能力 为了保证机器和机构在载荷作用下能正常工作，必须要求组成机器和机构的零件具有足够的承受载荷的能力，这种能力称为承载能力。 机械零件的承载能力主要通过以下三个方面来综合衡量。 (1)强度 强度是指零件在外力作用下抵抗塑性变形和断裂的能力，是衡量零件本身承载能力(即抵抗失效能力) 的重要指标。 知识梳理 (2)刚度 刚度是指零件抵抗弹性变形的能力。 (3)稳定性 稳定性是指零件受外力作用时能在原有的几何形状下保持平衡状态的能力。 知识梳理 2.杆件及其变形 (1)杆件的概念 在工程实际中，把长度远大于横截面尺寸的构件称为杆件。大多数杆件为等截面直杆。 (2)杆件的变形 杆件在外载荷作用下可能会发生尺寸和形状的变化，称为变形。当外载荷超过一定限度时，杆件将被 破坏。 知识梳理 杆件的基本变形主要分为四种：①轴向拉压变形；②剪切变形；③扭转变形；④弯曲变形。如表所示。 知识梳理 (3)塑性指标 工程上用试件被拉断后遗留的变形来表示材料的塑性。常用的塑性指标有延伸率和截面收缩率ψ。 ①延伸率 式中：l——试件标距长度； l₁——试件拉断后的标距长度。 通常把δ>5%的材料称为塑性材料；δ<5%的材料称为脆性材料。 知识梳理 ②截面收缩率 式中：A——试件原横截面面积； A₁—— 拉断后颈缩处的截面面积。 3.材料拉伸或压缩时的力学性能 在材料试验过程中，材料在受力和变形过程中所具有的特性指标，即材料的力学性能。材料的力学性 能与载荷有关，下列介绍静载荷下和交变载荷下材料的力学性能。 知识梳理 (1)静载荷下材料的力学性能 ①低碳钢拉伸时的力学性质 a. 塑性指标：延伸率δ>5%,低碳钢属于塑性材料。 b.试件尺寸：标距(工作长度)与直径的关系为l=10d 或 l=5d。 知识梳理 c.拉伸图与σ-ε曲线：拉伸试验是在万能材料试验机上进行的。把试件安装在试验机上后，开动机 器，缓慢地加载，直到试件被拉断为止。把试件受力与变形的关系绘制成F-△l 曲线，称为拉伸图，如上图所示。为了消除试件尺寸的影响，将拉伸图的纵坐标F 与横坐标△l 分别除以试件原截面面积和原来的长 度，绘制出低碳钢的σ-ε(应力一应变)曲线，如下图所示。 知识梳理 d.拉伸过程可划分为三个阶段： (a) 弹性阶段 初始阶段(Oa 段)试件的变形是弹性的，即卸载后，变形能够完全恢复。 a 点对应的应力值为比例极限σp=200MPa。 b点对应的应力值为材料的弹性极限。 0a 段为直线，倾角的正切值(胡克定律)。 知识梳理 (b) 屈服阶段 应力超过a 点，出现应变增加很快的阶段。 c点对应的应力值为屈服极限σ,=240 MPa。 材料屈服时，光滑的试件表面将出现与轴线大致成45°倾角的条纹，卸载后，将出现较大的塑性变形。 知识梳理 (c) 强化阶段 超过屈服极限后，材料又恢复了抵抗变形的能力，要使它继续变形，必须增加拉力。 d点对应的应力值为强度极限σb=40 0 MPa。 当应力达到强度极限后，试件的变形就集中在某一较弱的局部区域内，这时截面逐渐收缩，形成颈缩现 象。最后试件在颈缩处被拉断。 知识梳理 ③材料压缩时的力学性质 a. 试件尺寸：通常制成圆柱体，圆柱的高度是直径的1.5～3倍。 b.低碳钢的压缩试验 如图所示，虚线表示低碳钢压缩时的σ-ε曲线，屈服阶段前，两条曲线重合，即低碳钢在拉伸与压缩时 的弹性模量E、比例极限σ。和屈服极限σ,是相同的；屈服后，试件愈压愈扁，试件抵抗能力也继续增大，并不会断裂，不能测得强度极限。 知识梳理 二、提高构件强度、刚度、稳定性的措施 1.提高构件强度的措施 （1）合理选择材料 （2）优化构件的截面形状 （3）改善受力状况 （4）采用热处理和表面强化工艺 知识梳理 2.提高构件刚度的措施 （1）选择合适的材料 选用弹性模量高的材料。 （2）增大截面尺寸 增加构件的横截面面积或惯性矩。 （3）改变构件的结构形式 采用合理的支撑方式和加强筋。 （4）减少构件的跨度 降低构件的变形量。 知识梳理 3.提高构件稳定性的措施 （1）改善构件的几何形状 （2）合理选择支撑方式 （3）合理选择支撑方式 （4）加强结构的整体性 （5）加强结构的整体性 （6）控制载荷分布 （7）控制载荷分布 师生互动 1. 解释强度的含义。 【答案】强度是指构件抵抗破坏的能力，构件承载后不发生破坏时构件应 具有足够的强度。 师生互动 2.解释刚度的含义。 【答案】刚度是指 构件抵抗弹性变形的能力，构件承载后不发生过大弹性 变形时构件应具有足够的刚度。 师生互动 3.解释稳定性的含义。 【答案】稳定性是指构件维 持其原有平衡形式的能力，构件应具有足够的稳定性 ，以保证在规定的适用条件下不因丧失稳定性而破坏。 师生互动 4.杆件变形的基本形式有哪些。 【答案】分析变形规律时，可以把杆件变形简化为四种形式，即轴向拉压变形、 剪切变形、扭转变形和弯曲变形。对于工程中比较复杂的杆件变形，也都是这 几种基本变形形式的组合。 概念复习题 【答案】强度、刚度、稳定性 【答案】变形、失效 1.为保证构件在载荷作用下能安全可靠地工作，要求构件应具有足够的承载能力， 即______、______和________。 2材料力学的基本任务就是研究构件在外力作用下的______和______的规律。 3.构件在外力的作用下，____________ 的内力称为应力。 【答案】单位截面上 概念复习题 【答案】作用在零件两侧面上外力的合力大小相等、方向相反,且作用线相距很近； 零件沿两力作用的截面发生相对错动 【答案】弹性阶段、屈服阶段、强化阶段 1.受剪切的零件的受力特点是 ,变形特点是 。 2低碳钢拉伸过程可分为 、 、 和缩颈阶段。 3.杆件扭转的变形特点是 。 【答案】外力偶作用面之间的各横截面都绕轴线产生相对转动 高考模拟 1.下列承载能力不足的主要原因属于刚度问题的是 ( ) A. 起重机用钢丝绳在吊重物时发生断裂 B. 螺旋千斤顶螺杆变弯失去直线平衡 C.车床主轴因弯曲变形影响工件加工精度 D.以上都是 【答案】C 高考模拟 2.不属于材料力学研究的基本假设的是 ( ) A. 连续性假设 B.均匀性假设 C.各向同性假设 D.刚体的模型假设 【答案】D 3.当直杆轴向拉伸时，纵向的变形与应变的正负为 ( ) A.变形与应变均为正 B.变形与应变均为负 C. 变形为负，应变为正 D. 变形为正，应变为负 【答案】A 高考模拟 4.机械零件的承载能力主要通过以下哪三个方面来综合衡量？（ ） A. 强度、硬度、稳定性 B. 强度、刚度、稳定性 C. 硬度、刚度、稳定性 D. 强度、刚度、塑性 【答案】B 高考模拟 5.强度是指零件在外力作用下抵抗（ ）的能力。 A. 弹性变形 B. 塑性变形和断裂 C. 剪切变形 D. 扭转变形 【答案】B 高考模拟 6.刚度是指零件抵抗（ ）的能力。 A. 塑性变形 B. 断裂 C. 弹性变形 D. 弯曲变形 【答案】C 7.稳定性是指零件受外力作用时能在原有的几何形状下保持（ ）的能力。 A. 弹性状态 B. 平衡状态 C. 屈服状态 D. 强化状态 【答案】B 高考模拟 8.在工程实际中，把长度远大于横截面尺寸的构件称为（ ）。 A. 杆件 B. 板件 C. 块体 D. 壳体 【答案】A 9.杆件的基本变形主要分为几种？（ ） A. 2 种 B. 3 种 C. 4 种 D. 5 种 【答案】C 高考模拟 10.材料力学中的杆件是变形体，不是刚体。（ ） 【答案】√ 11.应力的单位为MPa,1MPa=1kN/mm²。（ ） 【答案】√ 12.安全系数取值越大越好。（ ） 【答案】× 高考模拟 13.长度相同、截面积不同的两直杆受相同的轴向外力，则内力和应力相同。（ ） 【答案】× 14.机械零件的承载能力只通过强度来衡量。（ ） 【答案】× 15.稳定性是指零件受外力作用时能在原有的几何形状下保持平衡状态的能力。（ ） 【答案】√ 课堂练习 1. 通常把延伸率δ>5%的材料称为（ ）。 A. 塑性材料 B. 脆性材料 C. 弹性材料 D. 刚性材料 【答案】A 2. 低碳钢拉伸时，a 点对应的应力值为（ ）。 A. 屈服极限 B. 比例极限 C. 强度极限 D. 弹性极限 【答案】B 课堂练习 3. 低碳钢拉伸时，c 点对应的应力值为（ ）。 A. 屈服极限 B. 比例极限 C. 强度极限 D. 弹性极限 【答案】A 4. 低碳钢拉伸时，d 点对应的应力值为（ ）。 A. 屈服极限 B. 比例极限 C. 强度极限 D. 弹性极限 【答案】C 课堂练习 5. 低碳钢拉伸时，屈服阶段光滑的试件表面将出现与轴线大致成多少度倾角的条纹？（ ） A. 30° B. 45° C. 60° D. 90° 【答案】B 6. 低碳钢压缩试验中，屈服阶段前，拉伸与压缩时的（ ）是相同的。 A. 弹性模量 E、比例极限σp 和屈服极限σs B. 弹性模量 E、强度极限σb 和屈服极限σs C. 比例极限σp、强度极限σb 和屈服极限σs D. 弹性模量 E、强度极限σb 和比例极限σp 【答案】A 课堂练习 7.材料压缩时，通常将试件制成（ ）。 A. 圆柱体 B. 长方体 C. 正方体 D. 球体 【答案】A 8.延伸率小于 5%的材料称为塑性材料。（ ） 【答案】× 9.低碳钢拉伸时的弹性阶段，卸载后，变形能够完全恢复。（ ） 【答案】√ 10.低碳钢拉伸时，超过屈服极限后，材料就不能抵抗变形了。（ ） 【答案】× 课堂小结 材料的刚度、强度、稳定性 直杆基本变形 提高构件强度、刚度和稳定性的措施 感谢观看 $$