机械设计基础 教学课件 ppt 作者 孙占刚 主编 邹克武 贾志宁 副主编第2章 轴向拉伸与压缩.ppt

6 二、轴向拉（压）工程实例 2.2.1 内力的概念与轴力的计算 2.2.2 轴力N正负号的规定 ① 较直观的反映出轴力随截面位置变化情况； ② 确定出最大轴力的数值及其所在横截面的位 置，即确定危险截面位置，为强度计算提供依据。 例 图示杆的A、B、C、D点分别作用着大小为5P、8P、4P、P的力，方向如图，试画出杆的轴力图。 N2=-3P N3=5P N4=P 显然△l与l的大小有关 μ——材料的泊松比，量纲为1， 例 如图所示，阶梯形钢杆AAB=AAC=500mm2， ACD=200mm2，E=200GPa。求杆的总长度改变。 （2）求杆的总长度改变 1. 试验条件: 常温(20oC)； 静载（极其缓慢地加载）； 标准试样。 2. 标准试样 拉伸试样 ( l 0= 10d0 或 l 0= 5d0 ) 10倍试件或5倍试件 3. 试验仪器 2.5.2 低碳钢拉伸时的力学性能 弹性阶段、屈服阶段、强化阶段、颈缩阶段 1. 弹性阶段oa′ 2. 屈服（或流动）阶段a′c 特征：① 滑移线：试样表面可看到与轴线成 45°的线条。 3. 强化阶段cd 4. 颈缩阶段de 2.5.3 其它塑性材料拉伸时的力学性能 名义屈服点σ0.2 ：对于没有明显屈服阶段的塑性材料，取对应于试样卸载后产生0.2%的残余线应变时的应力值作为材料的屈服点。 2.5.4 灰铸铁拉伸时的力学性能 特征：愈压愈扁，不断裂，无法测出σb 。 如：Q235的σb=400MPa左右。 特征：冷作硬化（Cold hardening ）。 此阶段任何时刻卸载（如f点），再加载直至断裂，比例极限提高（ ），塑性变形减少了OO1。 强度极限（Strength limit）: 如钢丝绳等常利用此特点提高在弹性阶段的承载能力。 σb c d σp f ε σ o d e 特征：试样某局部横向尺寸明显减小，直至断裂，断口粗糙。此阶段试样完全丧失承载能力。 锰钢 退火球墨铸铁 低碳钢 青铜 σ ε ε 0.2％ σ B σ0.2 A C 强度指标： ，在120MPa～180MPa之间。 σb 特征：没有明显的弹性阶段、屈服阶段和颈缩阶段。 塑性指标：δ=0.5%～0.6% ，是典型的脆性材料。 ε 240 σs σ/MPa 压缩 拉伸 F 低碳钢 特征：破坏断面与横截面大致成 45°～55°,  σb压 =（3～4）σb拉 ε/％ 10 8 6 12 2 4 100 200 300 500 400 600 700 σ/MPa σb 灰铸铁 σb 压缩 拉伸 2.5.5 低碳钢压缩时的力学性能 2.5.6 铸铁压缩时的力学性能 为保证构件在外力作用下能安全地工作，并留有必要的储备，一般材料的极限应力除以一个大于1的安全系数n，称为许用应力[σ]，即 强度条件： 2.6 拉（压）杆的强度计算 拉（压）杆的工作应力为： 或 2. 截面设计： 应用：1. 强度校核：判断 是否满足 3. 确定许可载荷： b h F F b) 例 某冷锻机的曲柄滑块机构如图a)所示。锻压工作时，连杆接近水平位置，锻压力F=3780kN。连杆横截面为矩形，高与宽之比 h/b=1.4（图b）材料为45钢，许用应力 ，试设计截面尺寸h和b。 MPa 解：因锻压时连杆位于水平，二力体连杆所受压力等于锻压力F，其轴力为N=F=3780kN。 m2 由 得 由于h=1.4b，则 解得 例 图a）所示为一钢木结构。AB为木杆，其截面AAB=10×103mm2，许用应力[σ]AB=7MPa, BC为钢杆其截面积AAB=600mm2，许用应力[σ]BC=160MPa 。 试求B处可吊的最大许可载荷F。 解：(1) 受力分析：取节点B为研究对象，受力如图b)。 解得： 由 b) x y NBC F NAB 30 B * 第2章 轴向拉伸与压缩 2.1 轴向拉伸与压缩的概念 2.2 轴向拉伸与压缩时横截面的内力 2.3 轴向拉伸与压缩时的应力 2.4 拉（压）杆的变形 2.5 材料在拉伸、压缩时的力学性能 2.6 拉（压）杆件的强度计算 2.7 应力集中