工程力学培训课件.pptx

塑性材料和脆性材料力学性能比较脆性材料塑性材料延伸率 δ ≥5%延伸率 δ 5%断裂前有很大塑性变形断裂前变形很小抗压能力远大于抗拉能力抗压能力与抗拉能力相近可承受冲击载荷，适合于锻压和冷加工适合于做根底构件或外壳材料的塑性和脆性会因为制造方法工艺条件的改变而改变许用应力和强度条件§7-8 许用应力和强度条件一 平安系数和许用应力 构件能正常使用，必须满足强度要求、刚度要求和稳定性要求。如果杆件不能满足这些要求，即杆件在工作中丧失了它们应有的功能，称之为失效。许用应力和强度条件强度失效: 由于杆件材料屈服或断裂引起的失效。对于由塑性材料制成的杆件，由于在断裂之前先已出现塑性变形，影响杆件的正常工作，因此工程上一般将材料屈服就视为失效。脆性材料的断裂也视为失效。刚度失效: 由于杆件过量的变形引起的失效。稳定〔屈曲〕失效 : 由于杆件平衡形态的突然转变而 引起的失效。其他失效形式: 疲劳失效，蠕变失效等。许用应力和强度条件极限应力〔危险应力〕: 构件强度失效前所能承受的 最大应力。用σ 0 表示。脆性材料在轴向拉伸状态下，其极限应力为:脆性材料在轴向压缩状态下，其极限应力为:塑性材料在轴向拉伸或压缩状态下，其极限应力为:许用应力和强度条件平安因〔系〕数法 脆性材料断裂时的应力是强度极限sbt(或sbc), 塑性材料到达屈服时的应力是屈服极限ss(或s) ，这两者都是杆件失效时的极限应力。 为保证杆件具有足够的强度，在载荷作用下的实际应力s (工作应力)显然应当低于极限应力。 强度计算中，以极限应力除以大于1的因数，并将所得到的结果称为许用应力〔容许应力〕，用[s]表示。许用应力和强度条件平安因〔系〕数法对于塑性材料:对于脆性材料:上面两式中，大于1的因数ns或nb称为平安因数。把许用应力[s]作为构件工作应力的最高限度，即要求工作应力s不能超过许用应力[s]许用应力和强度条件平安因〔系〕数法 从平安的角度考虑，加大平安因数，降低许用应力，这就难免要增加材料的消耗和机器的重量，造成高本钱和浪费； 从经济的角度考虑，减小平安因数，提高许用应力，可以少用材料，减轻自重，但是又有损于平安。 经济与平安的综合考虑。许用应力和强度条件平安因〔系〕数法1、材料的素质，包括材料的均匀程度，质地好坏，塑性还是脆性；2、载荷情况，包括对载荷的估计是否准确，静载荷还是动载荷；3、实际构件简化过程和计算方法的精确程度；4、零件在设备中的重要性，工作条件，损坏后造成后果的严重程度，制造和修配的难易程度；5、对减轻设备自重和提高设备机动性的要求。 确定平安因数要综合多方面的因素，很难做统一的规定。不过随着人类对客观事物的认识的不断提高和完善，平安因数的选择必然日益趋于合理。许用应力和强度条件平安因〔系〕数法 目前一般机械制造中[参考?平安系数和许用应力?，机械工业出版社，1981]，在静载情况下，对塑性材料可取ns=1.2~2.5, 脆性材料均匀性较差，且断裂突然发生，有更大的危险性，所以取nb=2~3.5甚至3~9。轴力材料的许用应力横截面积二、拉压杆的强度条件工作应力 对于等直杆 ，当其上作用有多个轴向外力时，最大轴力所对应的截面-----危险截面。危险截面上的正应力----最大工作应力。根据强度条件，可以解决三类强度计算问题#强度校核: FN 和 A，可以校核强度，即考察是否#设计截面: FN 和 [σ]，可以设计构件的截面A〔几何形状〕#确定许可载荷:A和[σ]，可以确定许可载荷 〔 FN ?F〕 例7-6 结构如下图， ，斜杆BC为圆截面钢杆，直径 ，许用应力 ，校核BC杆强度。解：1. 受力分析，列平衡方程求解轴力。2. 校核强度强度足够。 例7-7 在集中力作用下的结构如下图， ，BD为圆截面钢杆，许用应力 ，试设计BD杆直径。解：1. 受力分析，列平衡方程求解轴力。2. 设计截面故BD杆直径取为 例 AC为50×50×5的等边角钢，AB为10号槽钢，[σ]=120MPa。求F。AαF解：1、计算轴力。〔设斜杆为1杆，水平杆为2杆〕用截面法取节点A为研究对象2、根据斜杆的强度，求许可载荷查表得斜杆AC的面积为A1=2×23、根据水平杆的强度，求许可载荷AαF查表得水平杆AB的面积为A2=2×24、许可载荷 例7-9 图示空心圆截面杆，外径D＝20mm，内径d＝15mm，承受轴向荷载F＝20kN作用，材料的屈服应力σs＝235MPa，平安因数n。试校核杆的强度。FFdD 解：材料的许用应力为杆件横截面上的正应力为故该杆件强度足够。例7-11 D=350mm