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材力剪切与扭转b课件

剪切与扭转基本概念剪切应力与剪切应变扭转应力与扭转应变材料剪切与扭转性能测试剪切与扭转的工程应用目录CONTENTS

01剪切与扭转基本概念

物体在垂直于其轴线的平面内受到大小相等、方向相反、作用线相距很近的力，使物体产生相对错动的现象。剪切物体在垂直于其轴线的平面内受到大小相等、方向相反、作用线相距很近的力偶，使物体产生相对转动的现象。扭转剪切与扭转的定义

剪切与扭转的物理特性剪切力与剪切面面积的比值，表示物体在剪切过程中所受的应力。物体在剪切过程中产生的相对错动程度，表示物体形状的变化。扭转力矩与扭转轴线长度之间的比值，表示物体在扭转过程中所受的力矩。物体在扭转过程中产生的相对转动角度，表示物体转动的情况。剪切应力剪切应变扭矩扭转角

在建筑设计时，需要考虑建筑物在地震、风载等外力作用下产生的剪切和扭转效应，以确保结构安全。建筑结构在机械制造中，需要分析各种机构在传递力和运动过程中产生的剪切和扭转，以确保机器的正常运行。机械制造在道路桥梁设计中，需要考虑车辆行驶过程中产生的剪切和扭转效应，以确保道路桥梁的安全性和稳定性。交通工程剪切与扭转的应用场景

02剪切应力与剪切应变

剪切应力计算剪切应力计算公式剪切应力（τ）=2*F/(π*d*t)，其中F是作用在剪切面上的外力，d是剪切面直径，t是剪切面厚度。剪切应力单位剪切应力的单位是帕斯卡（Pa），国际单位制中的基本单位。剪切应力与正应力的关系在纯剪切应力状态下，剪切应力与正应力成正比，即正应力越大，剪切应力也越大。

剪切应变单位剪切应变的单位是无量纲的，通常用小数或百分数表示。剪切应变与剪切应力的关系在弹性范围内，剪切应变与剪切应力成正比，即剪切应力越大，剪切应变也越大。剪切应变计算公式剪切应变（γ）=Δx/l，其中Δx是物体在剪切方向上的位移，l是物体在剪切方向上的初始长度。剪切应变计算

在弹性范围内，材料的弹性模量是常数，它决定了材料抵抗变形的能力。弹性模量越大，材料越不容易变形。弹性模量当材料受到的剪切应力超过其屈服点时，材料会发生屈服变形，即应力不再增加而应变继续增加的现象。屈服点和屈服极限是材料的重要力学性能指标。屈服点与屈服极限当材料受到的剪切应力超过其强度极限时，材料会发生塑性变形甚至断裂。材料的塑性和韧性是衡量其抵抗塑性变形和断裂能力的重要指标。塑性变形与断裂剪切应力与应变的关系

03扭转应力与扭转应变

$tau=frac{F}{A}$，其中$F$为扭矩，$A$为截面面积。切应力计算公式切应力方向判断切应力单位切应力方向垂直于截面，从截面一侧指向另一侧。切应力的单位是帕斯卡（Pa），国际单位制中的基本单位。030201扭转应力计算

$gamma=frac{DeltaL}{L}$，其中$DeltaL$为杆件两端点的相对转角，$L$为杆件的长度。切应变计算公式切应变方向与杆件两端点的相对转角方向一致。切应变方向判断切应变的单位是弧度（rad），国际单位制中的导出单位。切应变单位扭转应变计算

弹性模量01在弹性范围内，切应变与切应力成正比，比例系数为弹性模量$E$，即$gamma=frac{Etau}{L}$。切应力和切应变关系曲线02在弹性范围内，切应力和切应变之间的关系可以用一条直线表示，称为胡克定律。超过弹性范围后，材料会发生塑性变形，关系曲线不再是直线。切应力和切应变关系的应用03切应力和切应变的关系是工程中计算和分析材料力学性能的重要依据，特别是在机械、建筑、桥梁等领域的设计和计算中具有重要意义。扭转应力与应变的关系

04材料剪切与扭转性能测试

将试样固定在剪切试验机上，施加剪切力使试样在剪切面内产生相对位移，记录剪切力和位移数据，计算剪切强度和剪切模量。将试样放在弯曲剪切试验机上，施加弯曲力和剪切力使试样产生剪切变形，记录力和位移数据，计算剪切强度和剪切模量。剪切试验方法弯曲剪切试验直接剪切试验

将试样固定在扭转试验机上，施加扭矩使试样产生扭转角度，记录扭矩和角度数据，计算扭转刚度和剪切模量。静态扭转试验将试样放在动态扭转试验机上，施加周期性变化的扭矩使试样产生扭转振动，记录力和位移数据，分析扭转阻尼和动态剪切模量。动态扭转试验扭转试验方法

数据分析根据试验数据计算各种性能指标，如剪切强度、剪切模量、扭转刚度等，并进行统计分析。数据整理将试验数据整理成表格和图表形式，便于分析和比较。结果评估根据试验结果评估材料的剪切和扭转性能，比较不同材料的性能差异，为工程应用提供依据。试验数据处理与分析

05剪切与扭转的工程应用

123桥梁的桥墩、桥跨和桥台等部位需要承受剪切力，设计时需考虑剪切强度和稳定性。桥梁设计高层建筑、大跨度结构等建筑物的梁、柱、板等构件在承受垂直荷载的同时，还需