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汽车机械基础 （2）屈服极限 第Ⅱ阶段——屈服阶段。超过弹性极限以后，应力 有幅度不大的波动，应变 急剧地增加，这一现象通常称为屈服或流动，这一阶段则称为屈服阶段或流动阶段。在此阶段，试件表面上将可看到大约与试件轴线成45°方向的条纹，它们是由于材料沿试件的最大切应力面发生滑移而出现的，故通常称为滑移线。 在屈服阶段里，其最高点B的应力称为上屈服极限，而最低点C的应力则称为下屈服极限，上屈服极限的数值不稳定，而下屈服极限值则较为稳定。因此，通常将下屈服极限称为材料的屈服极限或屈服点，并以 表示。Q235A钢的屈服极限 。 第二十八页，共七十八页。 汽车机械基础 （3）强度极限 （4）材料的塑性 Q235A钢的强度极限 断后伸长率 断面收缩率 低碳钢的 工程上，一般将 的材料称为脆性材料，而将 的材料称为塑性材料。 第二十九页，共七十八页。 汽车机械基础 （5）冷作硬化 在试样的应力超过屈服点后卸载，然后再重新加载时，材料的比例极限提高了，而断裂后的塑性变形减少了，这表明材料的塑性降低了，这一现象称为冷作硬化。工程上常利用冷作硬化来提高某些构件（如车身覆盖件的加强筋）在弹性范围内的承载能力。 第三十页，共七十八页。 汽车机械基础 3．脆性材料拉伸时的力学性能 灰口铸铁在拉伸时的 曲线 第三十一页，共七十八页。 汽车机械基础 灰铸铁的拉伸曲线有如下特点： （1） 曲线无明显的直线部分，但是，应力在较小范围内的一段曲线很接近直线，故胡克定律还可适用； （2） 没有屈服、强化、局部变形阶段，只有唯一抗拉强度指标 ，即试样拉断时横截面上应力 。 （3）断后伸长率约为 ，表明塑性低。 第三十二页，共七十八页。 汽车机械基础 4．塑性材料在压缩时的力学性能 塑性材料压缩时的力学性能： ① 低碳钢拉、压时的 以及弹性模量 基本相同。 ② 材料延展性很好，不会被压坏，因此无法得到使其压坏的强度极限应力值。 第三十三页，共七十八页。 汽车机械基础 5．脆性材料在压缩时的力学性能 压缩时的塑性变形和抗压强度均比拉伸时大得多，宜做受压构件； 即使在较低应力下 曲线 也只近似符合胡克定律。 试件最终沿着与横截面大致成 的斜截面发生错 动而破坏。 第三十四页，共七十八页。 汽车机械基础 四、轴向拉伸和压缩时的强度条件 材料丧失正常工作能力时的应力，称为极限应力。 塑性材料： 脆性材料： 塑性材料： 脆性材料： 1．极限应力 2．安全因数及许用应力 第三十五页，共七十八页。 汽车机械基础 3．强度条件 为了确保拉杆件不致因强度不足而破坏，其强度条件为： 即 根据上述强度条件，可以解决下列三种强度计算问题： 第三十六页，共七十八页。 汽车机械基础 已知荷载、杆件尺寸及材料的许用应力，根据强度条件公式检验杆件能否满足强度条件。 已知荷载及材料的许用应力，按强度条件选择杆件的横截面面积或尺寸，即确定杆件所需的最小横截面面积。将上述强度条件改写为： （1）强度校核 （2）设计截面尺寸 第三十七页，共七十八页。 汽车机械基础 （3）确定许用荷载 已知杆件的横截面面积及材料的许用应力，确定许用荷载。将上述强度条件改写为： 然后再由 求许用荷载。 第三十八页，共七十八页。 汽车机械基础 本节思考与练习 1、简述材料在拉伸和压缩时的力学性能。 2、灰铸铁的拉伸曲线有什么特点？ 3、分析轴向拉伸和压缩时的强度条件。 第三十九页，共七十八页。 第三节 圆轴的扭转 第四十页，共七十八页。 汽车机械基础 本节任务目标 主要了解扭转时的内力、应力、以及强度的计算。 第四十一页，共七十八页。 汽车机械基础 一、 扭转时的内力 1．外力偶矩的计算 式中，M——外力偶矩，N·m； P——轴传递的功率，kW n——轴的转速，rpm或r/min 或 式中，M——外力偶矩，N·m； P——轴传递的功率，W ——轴的转速，rad/s 第四十二页，共七十八页。 汽车机械基础 2．扭矩和扭矩图 构件受扭时，横截面上的内力偶矩， 用“T”表示。 扭矩的转向与截面外法线方向满足右手螺旋规则为正，反之为负。 M M x M T n T M ∑Mx=0 T-M=0 T=M （1） 扭转内力---扭矩 （2） 截面法求扭矩 （3）扭矩的符号规定 第四十三页，共七十八