高中物理思维导图

这是一篇关于高中物理的思维导图，主要内容包括：基本概念与工程背景，内力与应力，变形与应变，材料的力学性能（拉/压试验），强度计算，工程应用与注意事项。

• 基本概念与工程背景
  • 定义：杆件受沿轴线拉力/压力，横截面仅产生轴向线变形
  • 工程实例：桁架杆件、螺栓、立柱、起重机吊索
  • 受力特点：外力作用线与杆件轴线重合
  • 变形特点：轴向伸长/缩短，横向收缩/膨胀
• 内力与应力
  • 内力求解：截面法（截→取→代→平）
  • 轴力N：横截面内力，拉力为正、压力为负
  • 轴力图：横坐标为杆长，纵坐标为轴力，直观反映轴力分布
  • 正应力σ：σ=N/A（A为横截面面积）
  • 应力分布：横截面上正应力均匀分布（平面假设）
  • 圣维南原理：局部荷载影响仅局限于荷载作用区域附近
• 变形与应变
  • 轴向线应变ε：ε=Δl/l（Δl为轴向变形，l为原长）
  • 横向线应变ε'：ε'=Δb/b（Δb为横向变形，b为原横向尺寸）
  • 泊松比μ：μ=-ε'/ε（无单位，材料固有属性）
  • 胡克定律：σ=Eε（E为弹性模量，材料固有属性）
  • 轴向变形计算：Δl=(Nl)/(EA)（EA为抗拉/压刚度）
• 材料的力学性能（拉/压试验）
  • 试验条件：标准试样、常温静载
  • 塑性材料（如低碳钢）
    • 应力-应变曲线：弹性阶段→屈服阶段→强化阶段→颈缩阶段
    • 关键指标：比例极限σ_p、屈服强度σ_s、抗拉强度σ_b、伸长率δ、断面收缩率ψ
  • 脆性材料（如铸铁）
    • 应力-应变曲线：无明显屈服，断裂前变形小
    • 关键指标：抗压强度远大于抗拉强度，断裂强度σ_b
  • 性能参数：E、μ、σ_s、σ_b、δ、ψ的物理意义与工程应用
• 强度计算
  • 强度条件：σ_max = N_max/A ≤ [σ]（[σ]为许用应力）
  • 许用应力：[σ]=σ_u/n（σ_u为极限应力，n为安全系数）
  • 强度计算三类问题：强度校核、截面设计、许用荷载计算
  • 注意事项：轴力突变处、截面尺寸变化处需重点校核
• 工程应用与注意事项
  • 合理选材：塑性材料用于受拉构件，脆性材料优先用于受压构件
  • 截面设计：等强度设计、合理选择截面形状（提高I和A的比值）
  • 失稳预防：减小长细比（缩短杆长、增加约束、优化截面）
  • 常见错误：忽略圣维南原理影响、混淆强度与稳定性计算