02. 杆件的轴向拉伸与压缩.ppt

化工设备机械基础 第二章 杆的拉伸与压缩 所谓金属的力学性能就是指金属在受到外力作用时，抵抗变形的能力及其破坏规律。之所以要研究金属材料的力学性能，是为了在保证安全的前提下，尽可能经济地使用它们。 材料力学的基本知识 一.材料力学的研究模型 材料力学研究的物体均为变形固体，简称“构件”；现实中的构件形状大致可简化为四类，即杆、板、壳和块。 1.杆---长度远大于其他两个方向尺寸的构件。 杆的几何形状可用其轴线（截面形心的连线）和垂直于轴线的几何图形（横截面）表示。 （1）轴线是直线的杆，称为直杆； （2）轴线是曲线的杆，称为曲杆； （3）各横截面相同的直杆，称为直杆。 材料力学的主要研究对象就是等直杆。 材料力学的基本知识（续1） 二.变形： 构件在载荷作用下，其形状和尺寸发生变化的现象。 1.变形的分类：（变形固体的变形通常可分为两种） （1）弹性变形---载荷解除后变形随之消失的变形。 （2）塑性变形---载荷解除后变形不能消失的变形。 材料力学研究的主要是弹性变形 2.变形固体的基本假设： （1）连续性假设：假设组成固体的物质在其整个固体体积的 几何空间内是密实和连续的。 （2）均匀性假设：假设固体材料各部分的力学性能完全相同。 （3）各向同性假设：固体材料沿各个方向的力学性能完全相同。 （4）小变形假设：构件因外力作用产生的变形远小于构件的 原始几何尺寸。 力料材学的基本知识（续2） 三.材料的力学性能 指变形固体在力的作用下所表现的力学性能。 四.构件的承载能力 1.强度---构件抵抗破坏的能力； 2.刚度---构件抵抗变形的能力； 3.稳定性---构件保持原有平衡状态的能力。 本章内容 §2-1 弹性体的变形与内力 §2-2 材料的力学（机械）性能 §2-1 弹性体的变形与内力 一、变形与内力的概念 二、变形的度量 三、直杆受拉（压）时的内力 四、受拉（压）直杆内的应力 一、变形与内力的概念 1．弹性变形与塑性变形 (1)弹性变形:在外力作用下，物体发生变形，外力去除后，变形可 完全恢复，这种在外力去除后可完全恢复的变形，称 弹性变形。 (2)弹性:在外力去除后，物体具有消失变形的性质，称为弹性。 (3)塑性变形:在外力作用下，物体发生变形，外力去除后，变形不 能完全恢复，这种在外力去除后无法恢复的变形，称 塑性变形。 一、变形与内力的概念（续1） 一、变形与内力的概念（续2） 受外力作用后物体内部相互作用力的情况要发生变化，同时 物体要产生变形，这种由外力引起的物体内部相互作用力的变化量 称为附加内力，简称内力。 二、变形的度量 1.绝对伸长量: 杆件在拉伸或压缩时，其长度将发生改变，若杆件原长为L，受轴向拉伸后其长度变为L+△L（或为L1），△L（△L＝L1－L）称为绝对伸长量。绝对伸长量只反映杆的总变形量，但不能说明杆的变形程度。 2.线应变的概念： 实验表明，用同样材料制成的杆件，其变形量与应力的大小及杆件原长有关。截面积相同、受力相等的条件下，杆件越长，绝对伸长越多。 3.一点处的线应变： 三、直杆受拉（压）时的内力 三、直杆受拉（压）时的内力(续3） 5.轴力的计算 （参见“辅3”—5） 受轴向外力作用的的直杆，其任意截面上的轴力，在数值上等于该截面一侧（任意一侧）所有轴向外力的代数和。背向该截面的外力取正值，指向该截面的外力取负值。 三、直杆受拉（压）时的内力(续4） 6.轴力图? 用平行于杆轴线的x坐标表示横截面位置，用垂直于x的坐标FN表示横截面轴力的大小，按选定的比例，把轴力表示在x-FN坐标系中，描出的轴力随截面位置变化的曲线。 三、直杆受拉（压）时的内力(续5） 例：图示的等截面直杆，受轴向力F1=15KN，F2=10KN的作用。求出杆件1-1、2-2截面的轴力，并画出轴力图。 解：(1)外力分析 先解除约束， 画杆件的受力图。 5.正应力和剪应力的效