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第二章 轴向拉伸和压缩 第二章 轴向拉伸和压缩 第二章 轴向拉伸与压缩 第二章 轴向拉伸和压缩 第二章 轴向拉伸和压缩 第二章 轴向拉伸和压缩 伸长率 √ √ × 局部变形阶段 √ √ √ 强化阶段 × × × 屈服阶段 √ √ √ 弹性阶段 退火球墨铸铁 强铝 锰钢 材料 第二章 轴向拉伸和压缩 应变为0.1%时的割线斜率来确定其弹性模量，称为割线弹性模量。 ② 应力应变不成比例，无屈服、颈缩现象，变形很小且?b很低。 脆性材料拉伸时的力学性能（铸铁） 第二章 轴向拉伸和压缩 4 材料压缩时的力学性能 一 试件和实验条件 常温、静载 第二章 轴向拉伸和压缩 拉伸与压缩在屈服阶段以前完全相同。 s(MPa) 200 400 e 0.1 0.2 O 低碳钢压缩 应力应变曲线 低碳钢拉伸 应力应变曲线 第二章 轴向拉伸和压缩 s e O sbL 灰铸铁的 拉伸曲线 sby 灰铸铁的 压缩曲线 ?by ? bL，铸铁抗压性能远远大于抗拉性能，断裂面为与轴向大致成45o～55o的滑移面破坏。 铸铁压缩 第二章 轴向拉伸和压缩 塑性材料和脆性材料力学性能比较 塑性材料 脆性材料 断裂前有很大塑性变形 断裂前变形很小 抗压能力与抗拉能力相近 抗压能力远大于抗拉能力 延伸率 δ 5% 延伸率 δ 5% 可承受冲击载荷，适合于锻压和冷加工 适合于做基础构件或外壳 材料的塑性和脆性会因为制造方法工艺条件的改变而改变 第二章 轴向拉伸和压缩 轴向拉压破坏现象分析 观察拉、压破坏试件的断口方向： 拉伸 压缩 低碳钢 与轴线成45o斜面 轴向拉压 横截面上 ? 最大 与轴线成45o斜面上 ? 最大 剪断！ 拉断！ 剪断！ 铸铁 与轴线垂直 与轴线成45o斜面 第二章 轴向拉伸和压缩 低碳钢的特点：抗拉能力抗剪能力 铸铁的特点：抗拉能力抗压能力 （常用于拉杆） （常用于压杆） 拉伸 压缩 低碳钢 与轴线成45o斜面 剪断！ 拉断！ 剪断！ 铸铁 与轴线垂直 与轴线成45o斜面 第二章 轴向拉伸和压缩 塑性材料的特点：断裂前变形大，塑性指标高，抗拉能力强。常用指标---屈服极限，一般拉和压时的sS相同。 脆性材料的特点：断裂前变形小，塑性指标低。常用指标是 sb、sbc且sb《 sbc。 第二章 轴向拉伸和压缩 Ⅴ.非金属材料的力学性能 1)混凝土 近似匀质、各向同性材料 。属脆性材料，一般用于抗压构件。 2）木材 各向异性材料 3）玻璃钢 各向异性材料。优点是：重量轻，比强度高，工艺简单，耐腐蚀，抗振性能好。 第二章 轴向拉伸和压缩 失效：由于材料的力学行为而使构件丧失正常功能的现象。 脆性材料拉 ?max= ?u拉= ?b拉 塑性材料 ?max= ?u= ?s 拉压构件材料的失效判据： 脆性材料压 ?max= ?u压= ?b压 §2-7 强度条件、安全系数和许用应力 第二章 轴向拉伸和压缩 I. 材料的拉、压许用应力 塑性材料： 　 脆性材料：许用拉应力 其中，ns——对应于屈服极限的安全因数 其中，nb——对应于拉、压强度的安全因数 许用压应力 第二章 轴向拉伸和压缩 II. 拉(压)杆的强度条件 其中：smax——拉(压)杆的最大工作应力； [s]——材料拉伸(压缩)时的许用应力。 第二章 轴向拉伸和压缩 III. 关于安全因数的考虑 （1）理论与实际差别：考虑极限应力(ss，s0.2，sb，sbc) 、横截面尺寸、荷载等的变异，以及计算简图与实际结构的差异。 （2）足够的安全储备：使用寿命内可能遇到意外事故或其它不利情况，也计及构件的重要性及破坏的后果。 安全系数的取值：安全系数是由多种因素决定的。可从有关规范或设计手册中查到。在一般静载下，对于塑件材料通常取为1.5～2.2；对于脆性材料通常取为3.0 ～ 5.0，甚至更大。 第二章 轴向拉伸和压缩 Ⅳ. 强度计算的三种类型 (3) 许可荷载的确定:FN,max=A[s] (2) 截面选择： (1) 强度校核： 第二章 轴向拉伸和压缩 例 已知一圆杆受拉力P =25 k N ，许用应力 [?]=170MPa ，直径 d =14mm，校核此杆强度。 解：① 轴力：FN = 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。 第二章 轴向拉伸和压缩 例题 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