材料力学 教学课件 ppt 作者 原方 原方材料力学第三章轴向拉伸和压缩.ppt

第3章 轴向拉伸和压缩 §1-1 材料力 §3-8 连接件的实用计算法 1. 剪切的概念 铆钉连接 剪床剪钢板 F F 工程中，在构件彼此建起连接作用的连接件常受到剪切作用。 第3章 轴向拉伸和压缩 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，搓动的截面为剪切面。 第3章 轴向拉伸和压缩 杆件在发生剪切变形的同时，常伴随有挤压变形。在进行剪切计算的同时，也须进行挤压计算。 第3章 轴向拉伸和压缩 2. 剪切的实用计算 F F F n nF Fs nF n Fs n n F ｛ ｛ ｝ ｝ Fs Fs n n F m m 剪力 剪力 剪力 第3章 轴向拉伸和压缩 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： 材料的极限应力 安全因数 第3章 轴向拉伸和压缩 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： 第3章 轴向拉伸和压缩 铆钉除受剪切外，在铆钉和板的接触面上，还产生相互的压紧现象，称为挤压。 3. 挤压的实用计算 挤压面：挤压力Fbs作用的面。挤压应力：由于挤压力而引起的应力称为挤压应力。 挤压面 第3章 轴向拉伸和压缩 假设应力在挤压面上是均匀分布的 得实用挤压应力公式 *注意挤压面面积的计算 （1）接触面为平面 Abs—实际接触面面积 （2）接触面为圆柱面 Abs—直径投影面面积 F F 第3章 轴向拉伸和压缩 塑性材料： 脆性材料： 挤压强度条件： 许用挤压应力，常由实验方法确定 (a) d (b) d δ (c) 第3章 轴向拉伸和压缩 平键连接 例 3-9 图示齿轮用平键与轴连接，已知轴的直径d=70mm，键的尺寸为 ，传递的扭转力偶矩Me=2kN·m，键的许用应力[τ]=60MPa，[σbs]= 100MPa。试校核键的强度。 O F d Me ｝ n n h b (a) FS Me n n O (b) 0.5h FS n n b (c) 第3章 轴向拉伸和压缩 解：（1）校核键的剪切强度 由平衡方程 得 （2）校核键的挤压强度 由平衡方程得 或 平键满足强度要求。 第3章 轴向拉伸和压缩 补例 如图所示拉杆，用四个直径相同的铆钉固连在格板上，拉杆与铆钉材料相同，试校核铆钉和拉杆的强度。已知F=80 kN，b=80 mm，t=10 mm， [τ]=100 MPa，[σbs]= 300 MPa ，[σ]= 160 MPa。 第3章 轴向拉伸和压缩 解：（1）计算铆钉的剪切强度 相应的切应力得 （2）计算挤压强度 所以有 铆钉与拉杆均满足强度要求。 每个铆钉和拉杆的相互挤压力为 （3）计算拉杆的拉伸强度 最大拉应力为： 第3章 轴向拉伸和压缩 第3章 轴向拉伸和压缩 为充分利用材料，切应力和挤压应力应满足 得： 第3章 轴向拉伸和压缩 小 结 1.轴力的计算和轴力图的绘制 2.典型的塑性材料和脆性材料的主要力学性能 及相关指标 3.横截面上的应力计算，拉压强度条件及计算 4.拉（压）杆的变形计算，桁架节点位移 5.拉压超静定的基本概念及超静定问题的求解方法 6.剪切变形的特点,剪切实用计算,挤压实用计算 第3章 轴向拉伸和压缩 作 业 3-1 3-2 3-4 3-6 3-10 3-14 第3章 轴向拉伸和压缩 Ⅱ. 低碳钢试样的拉伸图及低碳钢的力学性能 拉伸图 纵坐标——试样的抗力F(通常称为荷载) 横坐标——试样工作段的伸长量 第3章 轴向拉伸和压缩 低碳钢试样在整个拉伸过程中的四个阶段： (1) 阶段Ⅰ——弹性阶段 变形完全是弹性的，且Δl与F成线性关系，即此时材料的 力学行为符合胡克定律。 第3章 轴向拉伸和压缩 (2) 阶段Ⅱ——屈服阶段 在此阶段伸长变形急剧增大，但抗力只在很小范围内波动。 此阶段产生的变形是不可恢复的所谓塑性变形；在抛光的试样表面上可见大约与轴线成45°的滑移线( ，当α=±45°时τa 的绝对值最大)。 第3章 轴向拉伸和压缩 (3) 阶段Ⅲ——强化阶段 第3章 轴向拉伸和压缩 卸载及再加载规律 若在强化阶段卸载，则卸载过程中F－Δl关系为直线。可见在强化阶段中，Δl=Δle+Δlp。 卸载后立即再加载时，F－Δl关系起初基本上仍为直线(cb)，直至当初卸载的荷载——