模块四轴向拉伸与压缩.ppt

任务5 材料在轴向载荷作用下的力学性能 一、试验条件及试验仪器 1、试验条件：常温(20℃)；静载（极其缓慢地加载）； 标准试件。 d h 力学性质：材料在外力作用下表现的有关强度、变形方面的特性。 2、试验仪器：万能材料试验机；变形仪（常用引伸仪）。 二、低碳钢试件的拉伸图(P-- ?L图) 三、低碳钢试件的应力--应变曲线(? --? 图) (一) 低碳钢拉伸的弹性阶段 (oe段) 1、op -- 比例段:  ?p -- 比例极限 2、pe --曲线段: ?e -- 弹性极限 (二) 低碳钢拉伸的屈服(流动）阶段 (es 段) e s --屈服段: ?s ---屈服极限 滑移线： 塑性材料的失效应力:?s 。 ２、卸载定律： １、?ｂ---强度极限 ３、冷作硬化： (三)、低碳钢拉伸的强化阶段 (ｓｂ 段) 1、延伸率:? 2、面缩率：? 3、脆性、塑性及相对性 (四)、低碳钢拉伸的颈缩（断裂）阶段 (b f 段) 四、无明显屈服现象的塑性材料 0.2 s 0.2 名义屈服应力: ? 0.2 ，即此类材料的失效应力。 五、铸铁拉伸时的机械性能 ?ｂL ---铸铁拉伸强度极限（失效应力） 六、材料压缩时的机械性能 ?ｂy---铸铁压缩强度极限； ?ｂy?（4～6）?ｂL n1 1、许用应力： 2、极限应力： 3、安全因数： 任务6 轴向拉伸杆的强度计算 保证构件不发生强度破坏，并有一定安全余量的条件准则。 4、强度条件： 其中：[?]—许用应力， ?max—危险点的最大工作应力。 ② 设计截面尺寸： 依强度准则可进行三种强度计算： ① 校核强度： ③ 许可载荷： [例8] 已知一圆杆受拉力P =25 k N，直径 d =14mm，许用应力[?]=170MPa，试校核此杆是否满足强度要求。 解：① 轴力：N = P =25kN ② 应力： ③ 强度校核： ④ 结论：此杆满足强度要求，能够正常工作。 [例9] 简易旋臂式吊车如图 a)所示。斜杆AB为横截面直径d＝20 mm的钢材，载荷W=15 kN。 求当W移到A点时，斜杆AB横截面 应力(两杆的自重不计)。 解 (1) 受力分析 当W移到A点时，斜杆AB受到的拉力最大，设其值为Fmax。取A点为分离体，在不计杆件自重及连接处的摩擦时，A点受力如图 b)、c)所示。 根据平衡方程 ΣMC=0， 解得 由三角形ABC求出 故有 (2) 求应力 斜杆AB横截面正应力为 [例10] 已知三铰屋架如图，承受竖向均布载荷，载荷的分布集度为：q =4.2kN/m，屋架中的钢拉杆直径 d =16 mm，许用应力[?]=170M Pa。 试校核钢拉杆的强度。 钢拉杆 4.2m 8.5m ① 整体平衡求支反力 解： 钢拉杆 8.5m 4.2m RA RB HA * 任务1 轴向拉伸、压缩及工程实例 任务2 轴力和轴力图 任务3 轴向拉伸和压缩时截面上的应力 任务4 轴向拉伸杆的变形 任务5 材料在轴向载荷作用下的力学性能 任务6 轴向拉伸杆的强度计算 任务7 轴向拉伸杆的静不定问题 目 录 任务1 轴向拉伸、压缩及工程实例 一、概念 轴向拉压的外力特点：外力的合力作用线与杆的轴线重合。 轴向拉压的变形特点：杆的变形主要是轴向伸缩，伴随横向 缩扩。 轴向拉伸：杆的变形是轴向伸长，横向缩短。 轴向压缩：杆的变形是轴向缩短，横向变粗。 杆件的轴向拉伸和压缩是工程中常见的一种变形。如图 a)所示的悬臂吊车，在载荷F作用下，AC杆受到A、C两端的拉力作用，如图 b)所示，BC杆受到B、C两端的压力作用，如图 c)所示。 轴向压缩，对应的力称为压力。 轴向拉伸，对应的力称为拉力。 杆件的轴向拉伸和压缩的力学模型 二、工程实例 一、内力 指由外力作用所引起的、物体内相邻部分之间分布内力系的合成（附加内力）。 任务2 轴力和轴力图 二、截面法 · 轴力 内力的计算是分析构件强度、刚度、稳定性等问题的基础。求内力的一般方法是截面法。 1. 截面法的基本步骤： ① 截开：在所求内力的截面处，假想地用截面将杆件一分为二。② 代替：任取一部分，其弃去部分对留下部分的作用，用作用 在截开面上相应的内力（力或力偶）代替。 ③ 平衡：对留下的部分建立平衡方程，根据其上的已知外力来 计算杆在截开面上的未知内力（此时截开面上的内力 对所留部分而言是外力）。 2. 轴力——轴向拉压杆