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修改后-第二章 拉伸、压缩与剪切
第二章 拉伸、压缩与剪切 一、本章的重点、难点: 1.掌握内力、应力、应变、弹性模量的概念及含意; 2.材料在拉伸、压缩时的力学性能; 3.利用应力和力学性能进行强度计算; 二、本章授课内容: 2.1 轴向拉伸与压缩的概念和实例 2.2 材料在拉伸和压缩时的力学性能 2.3 拉伸和压缩的强度计算 2.4 应力集中的概念 2.5 剪切与挤压的实用计算 本章习题: 2-1 ,2-2,2-3,2-4,2-5,2-6 一 试件和实验条件 常温、静载 2.5 材料在拉伸和压缩时的力学性能 2.5.2 材料在压缩时的力学性能 二 塑性材料(低碳钢)的压缩 拉伸与压缩在屈服阶段以前完全相同。 屈服极限 比例极限 弹性极限 E --- 弹性摸量 2.5 材料在拉伸和压缩时的力学性能 三 脆性材料(铸铁)的压缩 脆性材料的抗拉与抗压性质不完全相同 压缩时的强度极限远大于拉伸时的强度极限 2.5 材料在拉伸和压缩时的力学性能 目 录 2.5 材料在拉伸和压缩时的力学性能 2.6 拉伸和压缩的强度计算 一 、安全系数和许用应力 工作应力 极限应力 塑性材料 脆性材料 塑性材料的许用应力 脆性材料的许用应力 n —安全系数 —许用应力 二 、强度条件 根据强度条件,可以解决三类强度计算问题 1、强度校核: 2、设计截面: 3、确定许可载荷: 2.6 拉伸和压缩的强度计算 例题2-5 油缸盖与缸体采用6个螺栓连接。已知油缸内径D=350mm,油压p=1MPa。螺栓许用应力[σ]=40MPa, 求螺栓的内径。 每个螺栓承受轴力为总压力的1/6 解: 油缸盖受到的力 根据强度条件 即螺栓的轴力为 得 即 螺栓的直径为 2.6 拉伸和压缩的强度计算 例题2-6 AC为50×50×5的等边角钢,AB为10号槽钢,〔σ〕=120MPa。确定许可载荷F。 解:1、计算轴力(设斜杆为1杆,水平杆为2杆)用截面法取节点A为研究对象 2、根据斜杆的强度,求许可载荷 A F α 查表得斜杆AC的面积为A1=2×4.8cm2 2.6 拉伸和压缩的强度计算 3、根据水平杆的强度,求许可载荷 A F α 查表得水平杆AB的面积为A2=2×12.74cm2 4、许可载荷 2.6 拉伸和压缩的强度计算 2.7 应力集中的概念 常见的油孔、沟槽等均有构件尺寸突变,突变处将产生应力集中现象。即: 理论应力集中因数 1、形状尺寸的影响: 2、材料的影响: 应力集中对塑性材料的影响不大;应力集中对脆性材料的影响严重,应特别注意。 尺寸变化越急剧、角越尖、孔越小,应力集中的程度越严重。 一、剪切的实用计算 2.8 剪切和挤压的实用计算 铆钉连接 剪床剪钢板 F F 销轴连接 剪切受力特点:作用在构件两侧面上的外力合力大小相等、方向相反且作用线很近。 变形特点:位于两力之间的截面发生相对错动。 2.8 剪切和挤压的实用计算 F F F n nF Fs nF n Fs n n F { { } } Fs Fs n n F m m 2.8 剪切和挤压的实用计算 假设切应力在剪切面(m-m 截面)上是均匀分布的, 得实用切应力计算公式: 切应力强度条件: 许用切应力,常由实验方法确定 塑性材料: 脆性材料: 2.8 剪切和挤压的实用计算 化学化工与材料科学学院 变形固体的基本假设 1、连续性假设: 认为整个物体体积内毫无空隙地充满物质。 在外力作用下,一切固体都将发生变形,故称为变形固体。在材料力学中,对变形固体作如下假设: 灰口铸铁的显微组织 球墨铸铁的显微组织 2、均匀性假设: 认为物体内的任何部分,其力学性能相同。 普通钢材的显微组织 优质钢材的显微组织 变形固体的基本假设 A B C F δ1 δ2 如右图,δ远小于构件的最小尺寸,所以通过节点平衡求各杆内力时,把支架的变形略去不计。计算得到很大的简化。 4、小变形与线弹性范围 3、各向同性假设: 认为在物体内各个不同方向的力学性能相同。 (沿不同方向力学性能不同的材料称为各向异性材料。如木材、胶合板、纤维增强材料等) 认为构件的变形极其微小, 比构件本身尺寸要小得多。 变形固体的基本假设 拉压变形 拉伸(压缩)、剪切、扭转、弯曲 剪切变形 杆件的基本变形: 杆件变形的基本形式 扭转变形 弯曲变形 2.1 轴向拉伸与压缩的概念和实例 2.1 轴向拉伸与压缩的概念和实例 作用在杆件上的外力合力的作用线与杆件轴线重合,杆件变形是沿轴线方向的伸长或缩短。 拉(压)杆的受力简图 F F 拉伸 F F 压缩 2.1 轴向拉伸与压缩的概念和实例 受力特点与变形特点:
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