材料拉伸曲線PPT課件

1、1,軸向拉伸和壓縮的 強度與剛度計算,第七章,返回,2,第7章軸向拉伸和壓縮,應(yīng)力的概念,軸向拉壓桿橫截面上的應(yīng)力,拉壓桿的變形 虎克定律,材料在拉伸和壓縮時的性質(zhì),第三節(jié),第一節(jié),第二 節(jié),第四節(jié),第六節(jié),第七節(jié),引言,應(yīng)力集中的概念,第五節(jié),拉壓桿的強度計算,連接件的強度計算,返回,下一張,上一張,小結(jié),3,有 關(guān) 軸 力 的 概 念 回 顧,1. 軸力的正負號規(guī)定,2. 軸力的求解 截面法,引 言,返回,下一張,上一張,小結(jié),4,軸力 的方向以使桿件拉伸為正（拉力,軸力 的方向以使桿件壓縮為負（壓力,軸 力 的 正 負 號 規(guī) 定,返回,下一張,上一張,小結(jié),5,軸力的求解 截 面 法,

2、截面法的基本步驟,1.截,在待求內(nèi)力的截面處,用一假想的平面將構(gòu)件截為兩部分,2.脫,取其中一部分為脫離體，保留該部分上的外力，并在截面上用內(nèi)力代替另一部分對該部分的作用。 （未知內(nèi)力假設(shè)為正,3.平,利用脫離體的平衡方程，即可求出截面上的內(nèi)力,返回,下一張,上一張,小結(jié),6,第 1 節(jié) 應(yīng)力的概念,分布內(nèi)力在截面上某點的集度,應(yīng)力,返回,下一張,上一張,小結(jié),7,工程構(gòu)件，大多數(shù)情形下，內(nèi)力并非均勻分布。集度的定義不僅準確而且重要，因為“ 破壞”或“ 失效”往往從內(nèi)力集度最大處開始,應(yīng)力就是單位面積上的內(nèi)力,上述說法并非準確,請 注 意,返回,下一張,上一張,小結(jié),8,mm截面,現(xiàn)研究桿件截

3、面上任一點的應(yīng)力,一點的應(yīng)力分析,O點的全應(yīng)力為,返回,下一張,上一張,小結(jié),9,正應(yīng)力和切應(yīng)力,位于截面內(nèi)的應(yīng)力稱為“ 切應(yīng)力,垂直于截面的應(yīng)力稱為“ 正應(yīng)力,返回,下一張,上一張,小結(jié),10,應(yīng)力的量綱和單位,應(yīng)力的量綱為力長度2,應(yīng)力的單位為Pa(帕), 1 Pa=1Nm2,在工程實際中常采用的單位:kPa 、MPa和 GPa,1 kPa = 1103Pa,1 MPa = 1Nmm2 = 1106Pa,1GPa = 1109Pa,返回,下一張,上一張,小結(jié),11,軸向拉壓桿橫截面上的應(yīng)力,第 2 節(jié) 橫截面上的應(yīng)力,1. 橫截面上的正應(yīng)力,2. 斜截面上的應(yīng)力,返回,下一張,上一張,小結(jié)

4、,12,1).實驗觀察,2).幾何關(guān)系和物理關(guān)系,3).靜力學(xué)關(guān)系,4).舉例,1. 橫 截 面 上 的正 應(yīng) 力,返回,下一張,上一張,小結(jié),13,靜力學(xué)關(guān)系,橫截面上任一點處正應(yīng)力計算公式,A為桿件的橫截面面積,正應(yīng)力的正負號與軸力的正負對應(yīng)： 拉應(yīng)力為正，壓應(yīng)力為負,返回,下一張,上一張,小結(jié),14,舉例,例1. 圖示為以小吊車架 ,吊車及所吊重物總重為Q=18.4kN。拉桿AB的橫截面 為圓形，直徑為d=15mm。試求當?shù)踯囋趫D示位置時，AB桿橫截面上的應(yīng)力,返回,下一張,上一張,小結(jié),15,1）.由平衡方程求AB桿的軸力,2）.求AB桿橫截面上的正應(yīng)為力,返回,下一張,上一張,小結(jié),

5、16,2. 斜截面上的應(yīng)力,求受拉直桿任意斜截面m上的應(yīng)力 （該截面與斜截面的夾角為a,斜截面上任一點的應(yīng)力為,返回,下一張,上一張,小結(jié),17,2. 斜截面上的應(yīng)力,將全應(yīng)力Pa分解,為正應(yīng)力,為剪應(yīng)力,拉為正、相對截面內(nèi)任一點順時針轉(zhuǎn)動為正、從桿軸線到截面外法線方向逆時針為正；反之為負,正負號規(guī)定,返回,下一張,上一張,小結(jié),18,討 論,特殊位置的斜截面上任一點,2. 斜截面上的應(yīng)力,橫截面上的正應(yīng)力是過該點的所有各截面上正應(yīng)力的最大值,與桿軸線成45度的斜截面上剪應(yīng)力有最大，其指值是橫截面上的一半,剪應(yīng)力雙生互等定理,通過桿件內(nèi)某點相互垂直的兩個截面上的剪應(yīng)力，其數(shù)值相等，而方向都指向

6、（或背離）該兩截面的交線,返回,下一張,上一張,小結(jié),返回,下一張,上一張,小結(jié),19,返回,下一張,上一張,小結(jié),20,塑性金屬材料,塑性材料拉伸應(yīng)力應(yīng)變曲線,三種材料 在拉伸時的應(yīng)力應(yīng)變曲線,返回,下一張,上一張,小結(jié),21,脆性材料,脆性材料拉伸應(yīng)力應(yīng)變曲線,返回,下一張,上一張,小結(jié),三種材料 在拉伸時的應(yīng)力應(yīng)變曲線,22,聚合物,聚合物拉伸應(yīng)力應(yīng)變曲線,返回,下一張,上一張,小結(jié),三種材料 在拉伸時的應(yīng)力應(yīng)變曲線,23,塑性材料拉伸應(yīng)力應(yīng)變曲線,材料 在拉伸和壓縮時的力學(xué)性質(zhì),返回,下一張,上一張,小結(jié),頸縮階段,24,p 比例極限,e 彈性極限,塑性材料拉伸應(yīng)力應(yīng)變曲線,材料 在拉

7、伸時的力學(xué)性質(zhì),彈性階段,返回,下一張,上一張,小結(jié),25,s 屈服極限,塑性材料拉伸應(yīng)力應(yīng)變曲線,材料 在拉伸時的力學(xué)性質(zhì),屈服階段,滑移線,返回,下一張,上一張,小結(jié),26,0.2,條件屈服應(yīng)力 塑性應(yīng)變 等于0。2 時的應(yīng)力值,塑性材料拉伸應(yīng)力應(yīng)變曲線,材料 在拉伸時的力學(xué)性質(zhì),返回,下一張,上一張,小結(jié),27,塑性材料拉伸應(yīng)力應(yīng)變曲線,材料 在拉伸時的力學(xué)性質(zhì),強化階段,返回,下一張,上一張,小結(jié),b強度極限,28,塑性材料拉伸應(yīng)力應(yīng)變曲線,材料 在拉伸時的力學(xué)性質(zhì),頸縮階段,返回,下一張,上一張,小結(jié),29,脆性材料拉伸與壓縮應(yīng)力應(yīng)變曲線,材料 在拉壓時的力學(xué)性質(zhì),拉 伸,壓縮,返回

8、,下一張,上一張,小結(jié),30,強度指標 (極限應(yīng)力,塑性材料,oS,脆性材料,ob,塑性指標,延伸率,第7章 軸向拉伸與壓縮的強度和剛度計算,返回,下一張,上一張,小結(jié),壓縮,拉伸,31,卸載與重新加載行為,單向應(yīng)力狀態(tài)下材料的力學(xué)行為,第7章 軸向拉伸與壓縮的強度和剛度計算,返回,下一張,上一張,小結(jié),32,卸載與再加載行為,單向應(yīng)力狀態(tài)下材料的力學(xué)行為,第7章 軸向拉伸與壓縮的強度和剛度計算,返回,下一張,上一張,小結(jié),33,單向壓縮應(yīng)力狀態(tài)下 材料的力學(xué)行為,單向應(yīng)力狀態(tài)下材料的力學(xué)行為,第7章 軸向拉伸與壓縮的強度和剛度計算,返回,下一張,上一張,小結(jié),34,單向壓縮應(yīng)力狀態(tài)下 材料的

9、力學(xué)行為,單向應(yīng)力狀態(tài)下材料的力學(xué)行為,第7章 軸向拉伸與壓縮的強度和剛度計算,返回,下一張,上一張,小結(jié),35,單向應(yīng)力狀態(tài)下 材料的失效判據(jù),單向應(yīng)力狀態(tài)下材料的力學(xué)行為,韌性材料,脆性材料,第7章 軸向拉伸與壓縮的強度和剛度計算,max= = b,max= = s,返回,下一張,上一張,小結(jié),36,返回,下一張,上一張,小結(jié),37,第七節(jié) 連接件的強度計算 一、剪切及其實用計算 二、擠壓及其實用計算 本節(jié)小結(jié),返回,下一張,上一張,小結(jié),38,一、剪切及其實用計算,1工程上的剪切件,1）受力特點 桿件兩側(cè)作用大小相等，方向相反，作用線相距很近的外力。 2）變形特點 兩外力作用線間截面發(fā)生

10、錯動，由矩形變?yōu)槠叫兴倪呅巍?見動畫：受剪切作用的軸栓,通過如圖3-1所示的鋼桿受剪和圖3-2所示的聯(lián)接軸與輪的鍵的受剪情況，可以看出，工程上的剪切件有以下特點,返回,下一張,上一張,小結(jié),39,因此剪切定義為相距很近的兩個平行平面內(nèi)，分別作用著大小相等、方向相對（相反）的兩個力，當這兩個力相互平行錯動并保持間距不變地作用在構(gòu)件上時，構(gòu)件在這兩個平行面間的任一（平行）橫截面將只有剪力作用，并產(chǎn)生剪切變形,2剪應(yīng)力及剪切實用計算 剪切實用計算中，假定受剪面上各點處與剪力Q相平行的剪應(yīng)力相等，于是受剪面上的剪應(yīng)力為 （3-1） 式中： 剪力； 剪切面積 名義剪切應(yīng)力 剪切強度條件可表示為,式中：

11、構(gòu)件許用剪切應(yīng)力,40,對于如圖3-3所示的平鍵，鍵的尺寸為 ， 其剪切面積為：,剪切面為圓形時，其剪切面積為,返回,下一張,上一張,小結(jié),41,例3-1 電瓶車掛鉤由插銷聯(lián)接，如圖3-4a。插銷材料為20#鋼， ，直徑 。掛鉤及被聯(lián)接的板件的厚度分別為 和 。牽引力 。試校核插銷的剪切強度,解：插銷受力如圖3-4b所示。根據(jù)受力情況，插銷中段相對于上、下兩段，沿mm和nn兩個面向左錯動。所以有兩個剪切面，稱為雙剪切。由平衡方程容易求出,42,插銷橫截面上的剪應(yīng)力為,故插銷滿足剪切強度要求,例3-2 如圖3-8所示沖床， kN，沖頭 MPa， 沖剪鋼板 MPa，設(shè)計沖頭的最小直徑 值 及鋼板厚

12、度最大值。 解：（1）按沖頭壓縮強度計算d 所以 cm,返回,下一張,上一張,小結(jié),43,2）按鋼板剪切強度計算 所以 cm,3-2擠壓及其實用計算,擠壓：聯(lián)接和被聯(lián)接件接觸面相互壓緊的現(xiàn)象， 如圖3-5就是鉚釘孔被壓成長圓孔的情況,有效擠壓面：擠壓面面積在垂直于總擠壓力作用線平面上的投影。 擠壓時，以 表示擠壓面上傳遞的力，表示擠壓面積，則擠壓應(yīng)力為 （3-3,返回,下一張,上一張,小結(jié),44,式中： 材料的許用擠壓應(yīng)力，一般 對于圓截面： ， 如圖3-6c所示,對于平鍵： ， 如圖3-7所示,返回,下一張,上一張,小結(jié),45,解：1.順紋擠壓強度條件為 （a） 2. 順紋剪切強度條件為 （b,例3-3 截面為正方形的兩木桿的榫接頭如圖所示。已知木材的順紋許用擠壓應(yīng)力 ，順紋許用剪切應(yīng)力 ，順紋許用拉應(yīng)力 。若P=40kN，作用于正方形形心，試設(shè)計b、a及,返回,下一張,上一張,小結(jié),46,順紋拉伸強度條件為 （c） 聯(lián)立（a）、（b）、（c）式，解得,返回,下一張,上一張,小結(jié),47,本章小結(jié) 1本章著重研究受剪桿件的剪切應(yīng)力計算，對剪切實用計算作如下 主要假設(shè)： 1）假設(shè)剪切面上的剪應(yīng)力均勻分布，方向與剪力 一致，由此得出剪切強度條件為 2）假設(shè)