压力管道专业基础
力学基础知识;材料力学部分;1.1材料力学的研究对象;1.1材料力学的研究对象;对构件在荷载作用下正常工作的要求;荷载未作用时;Ⅱ.具有足够的刚度——荷载作用下的弹性变形不超过工程允许范围。构件在外载作用下，抵抗可恢复变形的能力。;Ⅲ.满足稳定性要求——对于理想中心压杆是指荷载作用下杆件能保持原有形态的平衡。构件在某种外载作用下，保持其原有平衡状态的能力。例如换热管等。;1.2材料力学的基本假设;1.3外力与内力;
内力与截面法;应用力系简化理论，将上述分布内力向横截面的形心简化，得
轴力：Fx沿杆件轴线方向内力分量，产生轴向（伸长，缩短）
剪力：Fy、Fz使杆件产生剪切变形
扭矩：Mx力偶，使杆件产生绕轴线转动的扭转变形
弯矩：My,Mz力偶，使杆件产生弯曲变形
;1.3外力与内力;;1.5正应变与切应变
一、形变???
形状的改变。物体的形状总可用它各部分的长度和角度来表示。因此物体的形变总可以归结为长度的改变和角度的改变。
二、应变：
应变又可分为正应变（线应变）和切应变两种。每单位长度的伸缩称为正应变（线应变），用ε（epsilon，伊普西龙）?表示；各线段之间的直角的改变称为切应变（角应变），用γ（gamma，伽马）表示。;1.5正应变与切应变
线应变ε
线应变——即单位长度上的变形量，无量纲，其物
物理意义是构件上一点沿某一方向变形量的大小
;1.5正应变与切应变
切应变γ
切应变：即一点单元体两棱角直角的改变
量，无量纲
弹性变形：卸载时能够消失或恢复的变形;
塑性变形：卸载时不能消失或恢复的变形。
;在弹性状态下，应力和应变之间符合广义虎克定律：
σ=E×εE为物体的弹性模量，
τ=G×γG为物体的剪切弹性模量，
在一定的温度下，物体的弹性模量和剪切弹性模量是一个定值，仅与构成物体的材料有关，与物体的形状无关。一般地，金属材料的弹性模量随温度的上升而下降。
;1.6杆件的四种基本变形形式
;1.6杆件的四种基本变形形式
;1.6杆件的四种基本变形形式
;4.弯曲变形
受力特点：杆受一对大小相等，方向相反的力偶作用，力偶作用面是包含(或平行)轴线的纵向面.
变形特点：相邻截面绕垂直于力偶作用面的轴线作相对转动.
;工程中常用构件在荷载作用下的变形，大多为上述几种基本变形形式的组合，纯属一种基本变形形式的构件较为少见.但若以一种基本变形形式为主，其它属于次要变形的，则可按这种基本变形形式计算.若几种变形形式都非次要变形，则属于组合变形问题.;2轴向拉伸与压缩
;轴向压缩，对应的外力称为压力。;轴向拉伸或压缩时横截面上的内力和应力;轴向拉伸或压缩时横截面上的内力和应力;轴向拉伸或压缩时横截面上的内力和应力;轴向拉伸或压缩时横截面上的内力和应力;轴向拉伸或压缩时横截面上的内力和应力;轴向拉伸或压缩时横截面上的内力和应力;圣维南原理;4.1.3应力状态;由于三向应力状态求解比较复杂，在工程上一般将较小的一向忽略，简化为二向应力状态;4.1.4金属材料的力学性能;;4.4材料在拉伸与压缩时的力学性能;;;;;低碳钢拉伸试验;二、其它塑性材料拉
伸时的力学性能;对于没有明显的屈服
阶段的塑性材料，工
程上规定:用产生0.2
%塑性应变时的应力
作屈服指标，称规定塑性延伸强度，用Rp0.2表示。;材料在压缩时的力学性能;不同的金属材料其在拉伸状态下的应力应变曲线是不同的。根据金属材料在拉伸状态下有无明显的塑性变形，我们可以将金属材料分为塑性材料和脆性材料，在拉伸状态下有明显的塑性变形的材料，称为塑性材料，没有明显的塑性变形的材料，称为脆性材料。
对于塑性材料，当应力到达屈服强度ReL（或RP0.2）时，零件将发生明显的塑性变形，影响其正常工作，一般认为这时材料已经破坏。而对于脆性材料，直到断裂时也无明显的塑性变形，因而断裂时的抗拉强度Rm是脆性材料破坏的唯一标志。
;失效、许用应力;许用应力和安全系数;影响安全系数的因素有以下几个方面：
?材料的素质，包括材料的成分，金相，冶炼方法，材料有否缺陷，塑性材料还是脆性材料。
?载荷情况，包括对载荷的估算是否准确，是静载荷还是动载荷。
?计算方法的精确程度。
?零件在工作时的重要性。
;;强度理论;;;第一强度理论－最大拉应力理论;第二强度理论－最大线应变理论;第三强度理论－最大剪应力理论;;第四强度理论－形状改变比能理论;;管道内的应力;1．环向应力;2．轴向应力;3、径向应力;4．剪切应力;管道内的应