材料力学刘鸿文第二章拉伸压缩与剪切第二次课课件.ppt

第二章 拉伸、压缩与剪切 第二章 拉伸、压缩与剪切 * 材料力学 §2-4 材料拉伸时的力学性能 力学性能(机械性质)：材料在外力作用下表现出的变形、破坏等方面的特性 试件 第二章 拉伸、压缩与剪切 先在试样中间等直部分上划两条横线这一段杆称为标距 l (original gage length). l = 10d 或 l =5d d l 标距 国家标准《金属拉伸试验方法》（GB228-2002） 实验条件 国家标准《金属拉伸试验方法》（GB228-2002） （1） 常温: 室内温度 （2） 静载: 以缓慢平稳的方式加载 第二章 拉伸、压缩与剪切 1．低碳钢拉伸时的力学性能 1、ob 2、bc 3、ce 4、ef 第二章 拉伸、压缩与剪切 明显的四个阶段 1、弹性阶段ob 第二章 拉伸、压缩与剪切 明显的四个阶段 2、屈服阶段bc（失去抵抗变形的能力） 3、强化阶段ce（恢复抵抗变形的能力） 卸载定律及冷作硬化 即材料在卸载过程中应力和应变是线形关系，这就是卸载定律。 材料的比例极限增高，延伸率降低，称之为冷作硬化或加工硬化。 第二章 拉伸、压缩与剪切 4、局部变形阶段ef 两个塑性指标: 断后伸长率 断面收缩率 为塑性材料 为脆性材料 低碳钢 为塑性材料 第二章 拉伸、压缩与剪切 第二章 拉伸、压缩与剪切 其它塑性材料拉伸时的力学性能 对于没有明显屈服阶段的塑性材料，用名义屈服极限σ0.2来表示。 =0.002 ?b—拉伸强度极限（约为140MPa，很小，因此，铸铁一般只用于受压的场合 ）。它是衡量脆性材料（铸铁）拉伸的唯一强度指标。 应力应变不成比例，无屈服、颈缩现象，变形很小。 第二章 拉伸、压缩与剪切 2．铸铁拉伸时的力学性能 第二章 拉伸、压缩与剪切 §2-5 材料压缩时的力学性能 1. 低碳钢压缩 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 低碳钢压缩时的弹性 模量E屈服极限?s都与拉 伸时大致相同. 屈服阶段后,试样越 压越扁,横截面面积不 断增大,试样不可能被 压断,因此得不到压缩 时的强度极限. 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。 2. 铸铁压缩 第二章 拉伸、压缩与剪切 思考题 用这三种材料制成同尺寸拉杆， 请回答如下问题： 三种材料的应力 应变曲线如图， 1 2 3 s e 第二章 拉伸、压缩与剪切 哪种塑性最好？ 哪种强度最好？ 哪种刚度最好？ 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 第二章 拉伸、压缩与剪切 §2-7 失效、安全因数和强度计算 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 第二章 拉伸、压缩与剪切 许用压应力 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 拉伸、压缩与剪切 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 拉伸、压缩与剪切 例2-7-1 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 拉伸、压缩与剪切 例2-7-2 图示三角架，杆AC由两根80 mm ? 80 mm?7 mm等边角钢组成，杆AB由两根10号工字钢组成。两种型钢的材料均为Q235钢，[s]=170 MPa。试求许可荷载[F]。 第二章 拉伸、压缩与剪切 解 : (拉) （压） 第二章 拉伸、压缩与剪切 计算各杆的许可轴力 由型钢表查出相应等边角钢和工字钢的横截面面积 由强度条件 ；得各杆的许可轴力： 杆AC的横截面面积： 杆AB的横截面面积： 第二章 拉伸、压缩与剪切 先按每根杆的许可轴力求各自相应的许可荷载： 故 例2-7-3 试选择图示桁架的钢拉杆DI的直径d。已知：