机械设计基础 教学课件 ppt 作者 李正峰 蒋利强 主编 杜春宽 副主编2.ppt

2.1.1 轴向拉伸与压缩的概 § 2.2 拉 (压)杆的应力分析 2.2.1 应力的概念： 内力在截面上的集度称为应力(垂直于杆横截面的应力称为正应力，平行于横截面的称为切应力)。应力是判断杆件是否破坏的依据。 单位是帕斯卡，简称帕，记作Pa，即l平方米的面积上作用1牛顿的力为1帕，1N／m2＝1Pa。 1kPa＝103Pa，1MPa＝106Pa 1GPa＝109Pa §2.3 拉伸(或压缩)时的变形与胡克定律 2.3.2 胡克定律 实验表明，对拉(压)杆，当应力不超过某一限度时，杆的轴向变形与轴力FN 成正比，与杆长L成正比，与横截面面积A 成反比。这一比例关系称为虎克定律。引入比例常数E，其公式为: §2.4 材料拉伸和压缩时的力学性能 该阶段是锯齿曲线，应力 未增，应变 依然在增加，好像失去了抵抗变形的能力，这种现象称为屈服。在这一阶段材料开始产生塑形变形，塑形变形是指当外力撤去后不能消失的那部分变形。 屈服阶段后，要增加变形必须增加应力，材料又恢复了抵抗变形的能力，这种现象叫做强化。 3.冷作硬化 §2.5 拉(压)杆的强度计算 §2.6 剪切和挤压实用计算 当挤压面为半圆柱侧面时，中点的挤压应力值最大，如果用挤压面的正投影面作为挤压计算面积，计算得到的挤压应力与理论分析所得到的最大挤压应力近似相等。因此，在挤压的实用计算中，对于铆钉、销钉等圆柱形联接件的挤压面积用 来计算。 * * 第2章 拉（压)杆的强度计算 §2.1内力与截面法 §2.2拉（压）杆的应力分析 §2.3轴向拉伸或压缩时的变形与虎克定律 §2.4材料拉伸和压缩时的力学性能 §2.5拉（压）杆的强度计算 §2.6剪切和挤压实用计算 §2.1 内力与截面法 若将实际拉伸与压缩的杆件AB、BC杆简化为图2-2所示的简图，可以看出：杆件的外力（或外力的合力）的作用线与杆件的轴线重合。杆件变形沿轴线方向伸长（或缩短），沿横向缩短（或伸长）。 轴向拉伸与压缩变形是杆件基本变形中最简单常见的一种变形。例如，图2-1所示。 2.1.2 拉（压)杆的轴力和轴力图 1. 内力的概念 杆件在外力作用下，内部材料质点之间的相对位置会发生改变，其相互作用力也会发生改变。这种能引起材料质点之间相互作用力改变的力，称为内力，也称为附加内力。 2. 拉（压）杆的内力——轴力 图2-3（a）所示的拉杆。 由力的平衡条件，可求出内力的大小： 得 图2-3 截面法求内力 该内力 必与外力 共线，且沿杆件的轴线方向，因此称为轴力。轴力有拉力和压力两种，通常将拉力规定为正的，压力规定为负的。 以上求内力的方法称为截面法，其步骤概括如下： （1）截——沿欲求内力的截面，假想用截面把杆件分为二段； （2）取——取出任一段（左段或右段）为研究对象； （3）代——将另一段对该段截面的作用力，用内力代替； （4）平——列平衡方程式求出该截面内力的大小。 为了能够直接形象的表示出各横截面内力的大小，我们用平行于杆轴线的坐标 x表示横截面位置，用垂直于x轴的 N 坐标表示横截面轴力的大小，按选定的比例，把轴力表示在x-N 坐标系中，正轴力画在坐标轴正向，负轴力画在坐标轴负向。这样绘出的图形称为轴力图。 例2-1： 已知F1=20KN，F2=8KN，F3=10KN，试用截面法求图示杆件指定截面 1－1、2－2、3－3的轴力,并画出轴力图。 F2 F1 F3 A B C D 1 1 2 3 3 2 解:外力FR，F1，F2， F3将杆件分为AB、BC和CD段，取每段左边为研究对象，求得各段轴力为： FR F2 FN1 F2 F1 FN2 F2 F1 F3 FN2 FN3 FN1=F2=8KN FN2=F2- F1 = -12KN FN3=F2+ F3- F1 = -2KN 轴力图如图: x FN C D B A 2.2.2 拉（压）杆横截面上的应力 在一等截面直杆的横截面上，如图2-5所示.横截面上各点处纵向纤维的变形相同，受力也相同，即轴力在横截面上是均匀分布的，且方向与横截面垂直。即为正应力，用符号 表示。其计算公式为： ， 、 （2-1） 式中： N表示横截面的轴力； A表示横截面面积。 应力的单位： 1MPa＝ Pa＝1N/mm2 1GPa= MPa= Pa 一般应力的单位采用Mpa。 1N/m2＝1Pa 1.