本書針對“材料力學(xué)”課堂的教學(xué)特點，借助數(shù)字化教材的優(yōu)勢，將理論、實驗和數(shù)值仿真結(jié)合在一起，通過有限元仿真視頻的方式將材料力學(xué)的幾種典型的變形方式生動地呈現(xiàn)出來，通過非接觸式應(yīng)變測量技術(shù)將實驗中試樣的變形過程還原出來，極大地方便學(xué)生學(xué)習(xí)和加深理解。本書主要內(nèi)容為緒論、軸向拉伸和壓縮、扭轉(zhuǎn)、彎曲、強度理論、組合變形、壓桿穩(wěn)定、交變應(yīng)力-疲勞分析、材料力學(xué)性能的進一步研究和有限元軟件分析常見錯誤。
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目錄
第1章 緒論 1
1.1 材料力學(xué)的研究對象 1
1.2 材料力學(xué)的任務(wù) 1
1.3 材料力學(xué)的基本假設(shè) 2
1.4 桿件的基本變形 3
1.5 材料力學(xué)實驗及有限元模擬簡介 5
第2章 軸向拉伸和壓縮 6
2.1 拉壓變形概述 6
2.1.1 拉壓桿的內(nèi)力 6
2.1.2 拉壓桿的應(yīng)力 6
2.1.3 變形和應(yīng)變的概念 7
2.2 桿件拉伸和壓縮的應(yīng)力應(yīng)變理論分析 8
2.2.1 拉壓胡克定律 8
2.2.2 低碳鋼材料拉伸時的力學(xué)性能分析 9
2.2.3 應(yīng)力集中 11
2.3 桿件的拉伸和壓縮實驗 12
2.3.1 低碳鋼和鑄鐵材料的拉伸實驗 12
2.3.2 低碳鋼和鑄鐵的壓縮實驗 17
2.3.3 含孔平板拉伸實驗 19
2.4 拉伸和壓縮行為的有限元模擬 20
2.4.1 金屬材料拉伸過程模擬 20
2.4.2 金屬材料壓縮過程模擬 36
2.4.3 含孔平板拉伸過程模擬 48
第3章 扭轉(zhuǎn) 61
3.1 扭轉(zhuǎn)變形概述 61
3.2 薄壁圓筒的扭轉(zhuǎn)實驗 61
3.3 等直圓桿的扭轉(zhuǎn)實驗 63
3.4 桿件扭轉(zhuǎn)行為的有限元模擬 65
3.5 桿件扭轉(zhuǎn)的應(yīng)力應(yīng)變理論分析 75
3.5.1 薄壁圓筒扭轉(zhuǎn)時的應(yīng)力及變形 75
3.5.2 剪切胡克定律 77
3.5.3 等直圓桿扭轉(zhuǎn)時的應(yīng)力及變形 77
3.5.4 矩形截面桿扭轉(zhuǎn)時的應(yīng)力及變形 80
第4章 彎曲 81
4.1 彎曲變形概述 81
4.2 梁的純彎曲實驗 82
4.3 梁彎曲行為的有限元模擬 84
4.4 梁彎曲的應(yīng)力應(yīng)變理論分析 91
4.4.1 純彎曲時梁橫截面上的正應(yīng)力 91
4.4.2 梁的切應(yīng)力 95
第5章 強度理論 99
5.1 強度理論概述 99
5.1.1 單向應(yīng)力狀態(tài) 99
5.1.2 純剪應(yīng)力狀態(tài) 99
5.1.3 平面應(yīng)力狀態(tài) 99
5.2 梁的強度校核有限元模擬 100
5.2.1 問題描述 100
5.2.2 有限元分析 101
5.3 強度理論 106
5.3.1 脆性斷裂 106
5.3.2 塑性屈服 107
5.3.3 強度理論的統(tǒng)一形式 108
第6章 組合變形 110
6.1 組合變形概述 110
6.2 薄壁圓筒彎扭組合變形實驗 110
6.3 薄壁圓筒拉扭(壓扭)組合有限元模擬 114
6.3.1 問題描述 114
6.3.2 拉扭模型與相關(guān)參數(shù) 114
6.3.3 有限元分析 114
6.4 薄壁圓筒彎扭組合有限元模擬 122
6.4.1 問題描述 122
6.4.2 彎扭模型與相關(guān)參數(shù) 122
6.4.3 有限元分析 122
6.5 組合變形理論 130
6.5.1 拉伸和扭轉(zhuǎn) 130
6.5.2 壓縮和扭轉(zhuǎn) 130
6.5.3 彎曲和扭轉(zhuǎn) 131
第7章 壓桿穩(wěn)定 133
7.1 壓桿穩(wěn)定概述 133
7.2 壓桿失穩(wěn)實驗 134
7.3 壓桿失穩(wěn)有限元模擬 136
7.3.1 問題描述 136
7.3.2 模型與參數(shù) 136
7.3.3 有限元分析 136
7.4 壓桿穩(wěn)定理論 144
7.4.1 兩端鉸支細長壓桿臨界力的歐拉公式 144
7.4.2 其他桿端約束下細長壓桿臨界力的歐拉公式 146
7.4.3 對歐拉公式的一些分析 148
第8章 交變應(yīng)力-疲勞分析 150
8.1 概述 150
8.2 疲勞失效實驗 150
8.3 梁的疲勞失效有限元模擬 152
8.3.1 ABAQUS疲勞分析簡介 152
8.3.2 有限元分析 153
8.4 疲勞分析 171
8.4.1 疲勞極限 171
8.4.2 疲勞分析方法 173
第9章 材料力學(xué)性能的進一步研究 176
9.1 概述 176
9.2 應(yīng)變速率和應(yīng)力速率相關(guān)材料力學(xué)性能實驗 176
9.3 溫度相關(guān)材料力學(xué)性能實驗 177
9.4 金屬材料的蠕變和應(yīng)力松弛實驗 179
9.5 材料一些特殊力學(xué)性能的模擬 181
9.5.1 蠕變有限元模擬 181
9.5.2 帶孔平板的熱應(yīng)力分析 187
9.6 材料力學(xué)性能評估方法 191
9.6.1 率相關(guān)理論 191
9.6.2 溫度相關(guān)理論 192
9.6.3 蠕變和松弛理論 192
第10章 有限元軟件分析常見錯誤 194
10.1 錯誤查看和分析 194
10.2 常見錯誤和解決方法 194
10.2.1 DAT文件常見錯誤和警告信息 195
10.2.2 MSG文件常見錯誤和警告信息 199
10.2.3 LOG文件常見錯誤和警告信息 201
10.3 小結(jié) 201
參考文獻 202
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