材料力學(xué) 沈玉鳳02

1、21 軸向拉壓的概念及實例軸向拉壓的概念及實例22 軸向拉壓橫截面上的內(nèi)力和應(yīng)力軸向拉壓橫截面上的內(nèi)力和應(yīng)力23 直桿直桿軸向拉壓斜截面上的應(yīng)力軸向拉壓斜截面上的應(yīng)力24 材料在拉伸時的力學(xué)性能材料在拉伸時的力學(xué)性能25 材料在壓縮時的力學(xué)性能材料在壓縮時的力學(xué)性能2-7 失效、安全系數(shù)、強度計算失效、安全系數(shù)、強度計算2-8 拉壓桿的變形拉壓桿的變形2-10 拉壓超靜定問題拉壓超靜定問題2-11 溫度應(yīng)力、裝配應(yīng)力溫度應(yīng)力、裝配應(yīng)力2-12 應(yīng)力集中現(xiàn)象應(yīng)力集中現(xiàn)象 第二章第二章 軸向拉伸和壓縮軸向拉伸和壓縮 21 軸向拉壓的概念及實例軸向拉壓的概念及實例工工 程程 實實 例例工工 程程 實

2、實 例例工工 程程 實實 例例工工 程程 實實 例例工工 程程 實實 例例工工 程程 實實 例例工工 程程 實實 例例工工 程程 實實 例例受力特點：受力特點：受力特點：受力特點：外力的合力作用線與桿件的軸線重合。外力的合力作用線與桿件的軸線重合。變形特點變形特點拉伸變形拉伸變形 軸線方向伸長，軸線方向伸長，橫向尺寸縮短。橫向尺寸縮短。變形特點變形特點壓縮變形壓縮變形 軸線方向縮短，軸線方向縮短，橫向尺寸增大；橫向尺寸增大；F FF F拉伸拉伸F FF F壓縮壓縮拉壓變形簡圖拉壓變形簡圖以拉壓變形為主的桿件。以拉壓變形為主的桿件。桿：桿：偏心壓縮偏心壓縮討論討論1討論討論24、下列桿件中，發(fā)生

3、軸向拉壓的是、下列桿件中，發(fā)生軸向拉壓的是 。A：a；B：b；C：c；D：d；baPdcPPP3、 情況下，構(gòu)件會發(fā)生軸向拉壓？情況下，構(gòu)件會發(fā)生軸向拉壓？5、“等直桿的兩端作用一對等值、反向、共線等直桿的兩端作用一對等值、反向、共線的集中力時，桿將產(chǎn)生軸向拉伸或壓縮變形。的集中力時，桿將產(chǎn)生軸向拉伸或壓縮變形?！?PPFN-F=0FN=F軸力軸力；FFFNFFNNF的作用線的作用線與軸線重合與軸線重合單位：單位：牛頓（牛頓（N）F22 22 軸向拉壓時橫截面上的內(nèi)力和應(yīng)力軸向拉壓時橫截面上的內(nèi)力和應(yīng)力一一、軸力、軸力軸力概念軸力概念無論取左段還是右段，無論取左段還是右段，兩段軸力大小相等，方

4、向相反兩段軸力大小相等，方向相反 同一位置左、右側(cè)截面內(nèi)力分量必須具有相同的正負(fù)號。同一位置左、右側(cè)截面內(nèi)力分量必須具有相同的正負(fù)號。軸力正負(fù)號規(guī)定軸力正負(fù)號規(guī)定二二、軸力圖、軸力圖形象表示軸力隨截面的變化情況，發(fā)現(xiàn)危險面；形象表示軸力隨截面的變化情況，發(fā)現(xiàn)危險面；4FF6FFABCD例例1：等截面直桿受力如圖，作桿件的內(nèi)力：等截面直桿受力如圖，作桿件的內(nèi)力圖，并確定危險面圖，并確定危險面如果桿件受到的外力多于兩個，如果桿件受到的外力多于兩個，則桿件不同橫截面上有不同的軸力。則桿件不同橫截面上有不同的軸力。求求AB段軸力段軸力求求BC段軸力段軸力求求CD段軸力段軸力作軸力圖作軸力圖FF2F2F

5、112233FN1=FFFN1F2FFFN2FN2FFFN3FN3例例2作桿件的內(nèi)力圖，確定危險截面作桿件的內(nèi)力圖，確定危險截面軸力圖軸力圖xNFFF2F2FFFF例例3 3：已知：已知F F1 1=10kN=10kN；F F2 2=20kN=20kN； F F3 3=35kN=35kN；F F4 4=25kN;=25kN;試畫出圖示桿件的軸力圖。試畫出圖示桿件的軸力圖。CF1F3F2F4ABDkN1011 FFNFN1F1F1F3F2F4ABCDkN10F2N2233FN3F4FN2F1F20FFF122NkN2543 FFN2 2、繪制軸力圖。、繪制軸力圖。kNNFx111 1、計算各段軸

6、力、計算各段軸力3、確定危險面位置、確定危險面位置101025畫軸力圖步驟畫軸力圖步驟1、分析外力的個數(shù)及其作用點；、分析外力的個數(shù)及其作用點；2、利用外力的作用點將桿件分段；、利用外力的作用點將桿件分段；3、截面法求任意兩個力的作用點之間的軸力；、截面法求任意兩個力的作用點之間的軸力；4、做軸力圖；、做軸力圖；5、軸力為正的畫在水平軸的上方，表示該段桿件發(fā)生、軸力為正的畫在水平軸的上方，表示該段桿件發(fā)生拉伸變形拉伸變形畫軸力圖注意事項畫軸力圖注意事項1、兩個力的作用點之間軸力為常量；、兩個力的作用點之間軸力為常量；2、軸力只隨外力的變化而變化；、軸力只隨外力的變化而變化；與材料變化，截面變化

7、均無關(guān)；與材料變化，截面變化均無關(guān)；3、只有沿軸線方向的外力才產(chǎn)生軸力；、只有沿軸線方向的外力才產(chǎn)生軸力；4、x軸永遠(yuǎn)與軸線平行，且用外力的作用點將軸永遠(yuǎn)與軸線平行，且用外力的作用點將x軸分段；軸分段；5、每一次求內(nèi)力時必須嚴(yán)格用截面法；、每一次求內(nèi)力時必須嚴(yán)格用截面法；且在整個桿件上分二留一；且在整個桿件上分二留一；ABCP、計算、計算MM面上的軸力面上的軸力 A：5P B：2P C：7P D：PA A：ABAB段軸力大段軸力大 B B：BCBC段軸力大段軸力大 C C：軸力一樣大：軸力一樣大、圖示結(jié)構(gòu)中，、圖示結(jié)構(gòu)中，AB為鋼材，為鋼材，BC為鋁，在為鋁，在P力作用力作用下下 。5P2PM

8、M3 3、作下列各桿件的軸力圖、作下列各桿件的軸力圖30KN50KN40KN60KN30KN50KN10KN30KN90KN20KN50KN20KNPP2P2P2PPP2PP4 4、已知：橫截面的面積為、已知：橫截面的面積為A A，桿長為，桿長為L L，單位，單位體積的重量為體積的重量為。P5、已知桿件的軸力圖，作桿件的受力圖5KN10KN15KNFN6、已知桿件的軸力圖，作桿件的受力圖20KN10KNFN10KN20KN0KNFN三、軸向拉壓時橫截面上的應(yīng)力三、軸向拉壓時橫截面上的應(yīng)力不能只根據(jù)軸力就判斷桿件是否有足夠的強度；不能只根據(jù)軸力就判斷桿件是否有足夠的強度；已知軸力的大小，是否就可

9、以判定構(gòu)件是否發(fā)生破壞？已知軸力的大小，是否就可以判定構(gòu)件是否發(fā)生破壞？如果軸力很大，而桿件的橫截面面積也很大，桿件是如果軸力很大，而桿件的橫截面面積也很大，桿件是否一定發(fā)生破壞？否一定發(fā)生破壞？如果軸力很小，而桿件的橫截面面積也很小，桿件是如果軸力很小，而桿件的橫截面面積也很小，桿件是否一定不發(fā)生破壞？否一定不發(fā)生破壞？還必須用橫截面上的應(yīng)力來度量桿件的還必須用橫截面上的應(yīng)力來度量桿件的受力程度受力程度。1、實驗、實驗2、觀察現(xiàn)象、觀察現(xiàn)象所有的縱向線均伸長，所有的縱向線均伸長， 且伸長量相等；且伸長量相等；所有的橫向線變形后仍為直線，所有的橫向線變形后仍為直線，仍然垂直于軸線，仍然垂直于軸

10、線，只是分別發(fā)生了沿軸線方向的平移；只是分別發(fā)生了沿軸線方向的平移；3、假設(shè)、假設(shè)變形前為平面的橫截面，變形前為平面的橫截面， 變形后變形后仍保持為平面；仍保持為平面；且仍與桿件的軸線垂直；且仍與桿件的軸線垂直；平面假設(shè)平面假設(shè)4、推斷、推斷所有縱向纖維的伸長量所有縱向纖維的伸長量相等；相等；5、推想、推想由于材料是均勻的，由于材料是均勻的，所有縱向纖維的力學(xué)性能相同；所有縱向纖維的力學(xué)性能相同；由于所有縱向纖維的伸長量相同，由于所有縱向纖維的伸長量相同，且力學(xué)性能相同，且力學(xué)性能相同，各縱向纖維受力相等；各縱向纖維受力相等；6、結(jié)論、結(jié)論橫截面上各點的應(yīng)力相等；橫截面上各點的應(yīng)力相等；即整個

11、橫截面上應(yīng)力均勻分布；即整個橫截面上應(yīng)力均勻分布；軸力會在橫截面上產(chǎn)生何種應(yīng)力？軸力會在橫截面上產(chǎn)生何種應(yīng)力？軸力與橫截面垂直，軸力與橫截面垂直，7、軸向拉壓時橫截面上的應(yīng)力分布規(guī)律、軸向拉壓時橫截面上的應(yīng)力分布規(guī)律均勻分布的正應(yīng)力。均勻分布的正應(yīng)力。危險點的位置；危險點的位置；8、軸向拉壓時橫截面上的正應(yīng)力計算公式、軸向拉壓時橫截面上的正應(yīng)力計算公式AdFANAFNAFN9、正負(fù)號規(guī)定：、正負(fù)號規(guī)定： 拉應(yīng)力為正，壓應(yīng)力為負(fù)。拉應(yīng)力為正，壓應(yīng)力為負(fù)。P /2O2010、圣維南原理、圣維南原理力作用于桿端的方式不同，但只會使與桿端距力作用于桿端的方式不同，但只會使與桿端距離不大于桿的橫向尺寸的

12、范圍內(nèi)受到影響。離不大于桿的橫向尺寸的范圍內(nèi)受到影響。平板的兩端受集中力作用時應(yīng)力云圖平板的兩端受集中力作用時應(yīng)力云圖平板的兩端受軍布載荷作用時應(yīng)力云圖平板的兩端受軍布載荷作用時應(yīng)力云圖力作用方式不同產(chǎn)生的影響力作用方式不同產(chǎn)生的影響例例1、 起吊三角架，如圖所示，已知起吊三角架，如圖所示，已知AB桿由桿由2根截根截面面積為面面積為10.86cm2的角鋼制成，的角鋼制成，P=130kN， =30O。求求AB桿橫截面上的應(yīng)力。桿橫截面上的應(yīng)力。P ABCPNACNAB0YPNAB30sinKN260P2NABANABAB1 計算計算AB桿內(nèi)力桿內(nèi)力AB2 計算計算MPaPNACNAB643101

13、0286.10102607 .11931A42A5021ll12P028. 0max例例2 起吊鋼索如圖所示，截面積分別為起吊鋼索如圖所示，截面積分別為cm2，cm2，m，kN，試?yán)L制軸力圖，并求試?yán)L制軸力圖，并求N/cm3，PABCL1L2PABCL1L21xAPN1111lx0AB段：段：（1）計算軸力）計算軸力取任意截面取任意截面Px1N1BC段：取任意截面段：取任意截面PL1x2N222112xAlAPN22lx001xKN12PNA11lx KN42.12lAPN11B（2）計算控制截面的軸力）計算控制截面的軸力PABCL1L21xAPN1122112xAlAPN0 x2KN42.1

14、2xAlAPN2211B22lx KN98.12lAlAPN2211C（3）作軸力圖）作軸力圖PABCL1L2N12.98KN12KN1BBAN2CCAN（4）應(yīng)力計算）應(yīng)力計算MPa4 .41MPa8 .36MPa4 .41max討論討論12、AB為圓截面桿，直徑為，求起重量為為圓截面桿，直徑為，求起重量為Q時，時，AB桿內(nèi)的應(yīng)力。桿內(nèi)的應(yīng)力。AB30Q3 3、直徑為、直徑為D D2020毫米圓鋼桿上有一銑槽，銑槽近毫米圓鋼桿上有一銑槽，銑槽近似為一矩形。在力似為一矩形。在力F F15KN15KN的作用下，求的作用下，求1 1、2 2截截面處的應(yīng)力。面處的應(yīng)力。12FD/44、已知橫截面、已

15、知橫截面A110-4平方米，求桿內(nèi)最大正平方米，求桿內(nèi)最大正應(yīng)力。應(yīng)力。6KN2A18KN12KNA5 5、ABAB、BCBC、CDCD、ADAD四桿構(gòu)成正方形，四桿構(gòu)成正方形，ACAC桿為對角桿為對角線，各桿的截面同為圓截面，直徑均為線，各桿的截面同為圓截面，直徑均為D D4040毫米。毫米。求各桿內(nèi)的應(yīng)力。求各桿內(nèi)的應(yīng)力。P=10KNABCD6、橫截面的面積為、橫截面的面積為A10平方厘米的銅桿，平方厘米的銅桿，P20KN。求固定端處的應(yīng)力。求固定端處的應(yīng)力。PPP7、已知橫梁、已知橫梁AB、BC均為剛性。均為剛性。1桿的直徑為桿的直徑為10毫毫,2桿的直徑為桿的直徑為20毫米。求毫米。求

16、1、2桿內(nèi)的應(yīng)力。桿內(nèi)的應(yīng)力。1m1m1.5mPABC127 7、圖示中的托架，、圖示中的托架，1 1、2 2桿的材料相同，橫截桿的材料相同，橫截面面積之比為面面積之比為A A1 1/A/A2 21/21/2。當(dāng)兩桿所受的應(yīng)力。當(dāng)兩桿所受的應(yīng)力的絕對值相等時，求兩桿間的夾角。的絕對值相等時，求兩桿間的夾角。12P9 =N/A的應(yīng)用條件是什么？適用范圍是什么？的應(yīng)用條件是什么？適用范圍是什么？10、下列各圖中所給截面哪一個可以應(yīng)用、下列各圖中所給截面哪一個可以應(yīng)用=N/A？1111、等直桿受力如圖，橫截面的面積為、等直桿受力如圖，橫截面的面積為100100毫米毫米2 2，則橫截面則橫截面MKMK

17、上的正應(yīng)力為：上的正應(yīng)力為： 。A:-50MpaB:-40MPC:-90MpaD:+90MPa13KN4KN5KNMK12、拉桿的應(yīng)力計算公式、拉桿的應(yīng)力計算公式=N/A的應(yīng)用條件是：的應(yīng)用條件是： 。A：應(yīng)力在比例極限內(nèi)；：應(yīng)力在比例極限內(nèi)； B：外力的合力作用線必須沿桿件的軸線；：外力的合力作用線必須沿桿件的軸線；C：應(yīng)力在屈服極限內(nèi)；：應(yīng)力在屈服極限內(nèi)； D：桿件必須為矩形截面桿；：桿件必須為矩形截面桿； 2-32-3、直桿軸向拉壓時斜截面上的應(yīng)力、直桿軸向拉壓時斜截面上的應(yīng)力承受軸向拉壓的桿件，總是沿橫截面發(fā)生破壞嗎？承受軸向拉壓的桿件，總是沿橫截面發(fā)生破壞嗎？如何確定桿件沿斜截面的應(yīng)

18、力？如何確定桿件沿斜截面的應(yīng)力？FF1、斜截面上內(nèi)力、斜截面上內(nèi)力FF F =F=FN 2、假設(shè)斜截面上的應(yīng)力、假設(shè)斜截面上的應(yīng)力 均勻分布；均勻分布；3、斜截面上應(yīng)力、斜截面上應(yīng)力FP AFp )cosA(FNcos 4、斜截面上應(yīng)力分解、斜截面上應(yīng)力分解cospsinp2sin212cos正負(fù)號規(guī)定：正負(fù)號規(guī)定： ：拉應(yīng)力為正，壓應(yīng)力為負(fù)；拉應(yīng)力為正，壓應(yīng)力為負(fù)；：對脫離體內(nèi)一點產(chǎn)生：對脫離體內(nèi)一點產(chǎn)生順時針力矩順時針力矩的切應(yīng)的切應(yīng) 力為正，反之為負(fù)；力為正，反之為負(fù)；橫截面外法線轉(zhuǎn)至斜截面的外法線，逆時針橫截面外法線轉(zhuǎn)至斜截面的外法線，逆時針 轉(zhuǎn)向為正，反之為負(fù)；轉(zhuǎn)向為正，反之為負(fù)；F

19、 5、正應(yīng)力的最大值及其所在方位、正應(yīng)力的最大值及其所在方位2sin212cos =0，正應(yīng)力正應(yīng)力取得最大值；取得最大值；最大正應(yīng)力發(fā)生在最大正應(yīng)力發(fā)生在在最大正應(yīng)力所在的面上，切應(yīng)力在最大正應(yīng)力所在的面上，切應(yīng)力 等于零。等于零。20 角的取值范圍角的取值范圍橫截面；橫截面；6、切應(yīng)力的最大值及其所在方位、切應(yīng)力的最大值及其所在方位2sin212cos =45O，切應(yīng)力切應(yīng)力取得最大值；取得最大值；最大切應(yīng)力發(fā)生在最大切應(yīng)力發(fā)生在在最大切應(yīng)力所在的面上，正應(yīng)力在最大切應(yīng)力所在的面上，正應(yīng)力 不等于零。不等于零。與軸線成與軸線成4545度角的斜截面上；度角的斜截面上；7、與軸線平行的縱截面上

20、的應(yīng)力、與軸線平行的縱截面上的應(yīng)力2sin212cos當(dāng)當(dāng) =90度時，度時， =0=0 =0；該截面上既沒有正應(yīng)力也沒有切應(yīng)力；該截面上既沒有正應(yīng)力也沒有切應(yīng)力；討論：討論：1、,0當(dāng)當(dāng)2、,45當(dāng)當(dāng),max0即橫截面上的正應(yīng)力為桿內(nèi)正應(yīng)力的最大值，即橫截面上的正應(yīng)力為桿內(nèi)正應(yīng)力的最大值，,22max即與軸線成即與軸線成4545的斜截面上切應(yīng)力達到最大值，的斜截面上切應(yīng)力達到最大值，3、,90當(dāng)當(dāng), 00即縱截面上的應(yīng)力為零，即縱截面上的應(yīng)力為零，而正應(yīng)力不為零。而正應(yīng)力不為零。而切應(yīng)力為零。而切應(yīng)力為零。因此在縱截面不會破壞。因此在縱截面不會破壞。 例題例題1 1 桿桿 OD左端固定，受力

21、如圖，左端固定，受力如圖，OC段段 的橫的橫截面面積是截面面積是CDCD段橫截面面積段橫截面面積A的的2 2倍。求桿內(nèi)最大軸倍。求桿內(nèi)最大軸力，最大正應(yīng)力，最大切應(yīng)力及其所在位置。力，最大正應(yīng)力，最大切應(yīng)力及其所在位置。O3F4F2FBCD1、作軸力圖、作軸力圖3F2FFFFN3max（在（在OB段）段）O3F4F2FBCDFN2、分段求、分段求 max,A2F3A2FOBNOBAF2AFCDNCDAF2CDmax（在（在CD段）段）3、求、求 maxAFmaxmax21CD段與桿軸成段與桿軸成45的斜面上；的斜面上；3F2FFFNOBCDPP1AP鋼KN14AP1鋼鋼MPa19. 21010

22、641014AP6432MPa95.0)302sin(2030例例2 木立柱承受壓力木立柱承受壓力，上面放有鋼塊，如圖所示，其截面積，上面放有鋼塊，如圖所示，其截面積1A22cm2，35鋼MPa，木柱截面積，木柱截面積882A cm2，（1）計算木柱壓力）計算木柱壓力（2）計算木柱的正應(yīng)力）計算木柱的正應(yīng)力求木柱順紋方向切應(yīng)力大小及指向。求木柱順紋方向切應(yīng)力大小及指向。30OPP 2AAP123A：123； B：231 C：312 ：2131、變截面桿件承受拉力、變截面桿件承受拉力2、設(shè)的面積為，那么、設(shè)的面積為，那么P/代表代表 A：橫截面上正應(yīng)力；：橫截面上正應(yīng)力；B：斜截面上剪應(yīng)力；：斜

23、截面上剪應(yīng)力；C：斜截面上正應(yīng)力；：斜截面上正應(yīng)力；D：斜截面上應(yīng)力。：斜截面上應(yīng)力。mmP3、軸向拉伸桿件的最大正應(yīng)力與最大剪應(yīng)力分別發(fā)、軸向拉伸桿件的最大正應(yīng)力與最大剪應(yīng)力分別發(fā)生在哪個面上？生在哪個面上？4、“拉桿內(nèi)只存在均勻分布的正應(yīng)力，不存在剪應(yīng)力。拉桿內(nèi)只存在均勻分布的正應(yīng)力，不存在剪應(yīng)力?！?5 受軸向拉力受軸向拉力F160KN的桿件，若任意截面的剪應(yīng)力都不的桿件，若任意截面的剪應(yīng)力都不得超過得超過80MP，求桿件的最小截面面積，求桿件的最小截面面積A？6 橫截面為橫截面為A400平方毫米的桿件受軸向拉力的作用。已知：平方毫米的桿件受軸向拉力的作用。已知：=100MPa，=50M

24、Pa。求力。求力F及角及角。7 7 求桿內(nèi)最大切應(yīng)力。求桿內(nèi)最大切應(yīng)力。F40KND=20mmD=40mm8 A10平方厘米的鋼桿，受力如圖。求指定截面上的應(yīng)力。P40KN30材料的力學(xué)性能材料的力學(xué)性能表現(xiàn)出來的反映材料表現(xiàn)出來的反映材料變形性能變形性能、強度性能強度性能等特征方面的等特征方面的指標(biāo)指標(biāo)。24 24 材料拉伸時的力學(xué)性能材料拉伸時的力學(xué)性能材料在外力的作用下，表現(xiàn)出的變形、破壞等方面的特性。材料在外力的作用下，表現(xiàn)出的變形、破壞等方面的特性。材料從加載直至破壞整個過程中材料從加載直至破壞整個過程中一、低炭鋼拉伸時的力學(xué)性能一、低炭鋼拉伸時的力學(xué)性能低炭鋼：低炭鋼：含炭量在含炭

25、量在0.25%以下的碳素鋼。以下的碳素鋼。試件試件:圓截面標(biāo)準(zhǔn)試件：圓截面標(biāo)準(zhǔn)試件：l=10d 或或 l=5d試驗條件試驗條件:常溫、常溫、靜載靜載試驗設(shè)備試驗設(shè)備電子試驗機電子試驗機液壓試驗機液壓試驗機試驗原理：試驗原理：安裝試件安裝試件開始加載開始加載低炭鋼低炭鋼Q235拉伸時的拉伸圖拉伸時的拉伸圖低炭鋼低炭鋼Q235拉伸時的應(yīng)力拉伸時的應(yīng)力-應(yīng)變曲線圖應(yīng)變曲線圖Oaebdc低碳鋼拉伸破壞的四個階段低碳鋼拉伸破壞的四個階段1、彈性階段、彈性階段e該段內(nèi)變形在外力撤銷后會完全消失該段內(nèi)變形在外力撤銷后會完全消失;發(fā)生的變形均為彈性變形。發(fā)生的變形均為彈性變形。點所對應(yīng)的應(yīng)力是彈性階段的最高值

26、，點所對應(yīng)的應(yīng)力是彈性階段的最高值，彈性極限彈性極限是材料只出現(xiàn)彈性變形的極限值；是材料只出現(xiàn)彈性變形的極限值；Oaebdce(oab段段)p比例極限比例極限Oaebdc比例極限是應(yīng)力比例極限是應(yīng)力-應(yīng)變之間服從胡克定律的應(yīng)力的最大值。應(yīng)變之間服從胡克定律的應(yīng)力的最大值。在彈性階段內(nèi)有一段特殊的在彈性階段內(nèi)有一段特殊的直線段直線段在該段內(nèi)在該段內(nèi)、之間呈線性關(guān)系之間呈線性關(guān)系,稱為稱為比例階段比例階段，也稱為，也稱為線彈性階段線彈性階段；在線彈性階段內(nèi)應(yīng)力應(yīng)變之間滿足在線彈性階段內(nèi)應(yīng)力應(yīng)變之間滿足（虎克定律）（虎克定律） E稱為材料的彈性模量；稱為材料的彈性模量； E =線彈性階段線彈性階段點

27、對應(yīng)比例階段的最高應(yīng)力；點對應(yīng)比例階段的最高應(yīng)力；Oa段，段，tg P一般鋼材一般鋼材: E=200GPa。注意注意PAF()、只有工作應(yīng)力、只有工作應(yīng)力 時，時，、之間才服從胡克定律之間才服從胡克定律 EeP()、 時，時，但仍為彈性變形；但仍為彈性變形；胡克定律不再成立，胡克定律不再成立，p()、由于、由于 、 相差不大，相差不大，e、工程中并不嚴(yán)格區(qū)分。工程中并不嚴(yán)格區(qū)分。ab段內(nèi)段內(nèi)2、屈服階段、屈服階段Oaebdc(bc段段)當(dāng)應(yīng)力當(dāng)應(yīng)力超過超過彈性極限后到達某一數(shù)值時，彈性極限后到達某一數(shù)值時，應(yīng)變應(yīng)變而應(yīng)力而應(yīng)力在曲線上出現(xiàn)接近水平線的小鋸齒形線段。在曲線上出現(xiàn)接近水平線的小鋸齒

28、形線段。應(yīng)力基本保持不變，應(yīng)力基本保持不變，屈服階段所發(fā)生的變形屈服階段所發(fā)生的變形顯著增加；顯著增加；先是下降，先是下降，屈服或流動：屈服或流動：主要是塑性變形；主要是塑性變形；然后作微小波動，然后作微小波動，而應(yīng)變顯著增加而應(yīng)變顯著增加塑性流動階段塑性流動階段屈服階段的最高應(yīng)力，最低應(yīng)力屈服階段的最高應(yīng)力，最低應(yīng)力;上屈服極限的數(shù)值：上屈服極限的數(shù)值：下屈服極限較穩(wěn)定，下屈服極限較穩(wěn)定，屈服極限屈服極限與試件的形狀、加載速度等因素有關(guān)，與試件的形狀、加載速度等因素有關(guān)，能夠反映材料的力學(xué)性能，能夠反映材料的力學(xué)性能，定義為材料的屈服極限；定義為材料的屈服極限；S一般是不穩(wěn)定的。一般是不穩(wěn)定

29、的。Oaebdc上屈服極限、下屈服極限：上屈服極限、下屈服極限：s表面磨光的試件會看到表面磨光的試件會看到這是由于晶格之間發(fā)生相對錯動而形成的這是由于晶格之間發(fā)生相對錯動而形成的,由由最大切應(yīng)力最大切應(yīng)力引起。引起。45滑移線：滑移線：45當(dāng)試件內(nèi)的應(yīng)力接近材料的屈服極限時，當(dāng)試件內(nèi)的應(yīng)力接近材料的屈服極限時，注意：注意：試件開始出現(xiàn)試件開始出現(xiàn)塑性變形塑性變形。與軸線大約成與軸線大約成45角的滑移線；角的滑移線；屈服極限屈服極限S塑性材料的一個重要的強度指標(biāo)塑性材料的一個重要的強度指標(biāo)3、強化階段、強化階段(cd段段)Oaebdc材料在拉伸破壞之前所能承受的最大應(yīng)力；材料在拉伸破壞之前所能承

30、受的最大應(yīng)力；強度極限強度極限過屈服強度以后，過屈服強度以后，要使它繼續(xù)變形，要使它繼續(xù)變形，材料的強化材料的強化:必須增大拉力。必須增大拉力。強化階段所發(fā)生的變形：強化階段所發(fā)生的變形： 大部分為塑性變形，大部分為塑性變形，也有一小部分的彈性變形。也有一小部分的彈性變形。強化階段中最高點強化階段中最高點d點所對應(yīng)的應(yīng)力點所對應(yīng)的應(yīng)力,bb b材料又恢復(fù)了抵抗變形的能力材料又恢復(fù)了抵抗變形的能力;是衡量材料強度的另一個重要指標(biāo)；是衡量材料強度的另一個重要指標(biāo)；4、頸縮階段、頸縮階段（局部變形階段）（局部變形階段）試件內(nèi)的應(yīng)力超過強度極限后，試件內(nèi)的應(yīng)力超過強度極限后， 在試件的某局部范圍內(nèi)，在

31、試件的某局部范圍內(nèi)，形成頸縮現(xiàn)象。形成頸縮現(xiàn)象。橫向尺寸急劇縮小，橫向尺寸急劇縮小，Oaebdc頸縮階段頸縮階段(de段段)（局部變形階段）（局部變形階段）由于橫截面面積減小，由于橫截面面積減小，欲使試件產(chǎn)生變形，欲使試件產(chǎn)生變形，曲線呈下降趨勢曲線呈下降趨勢;到達點試件被拉斷。到達點試件被拉斷。拉力也相應(yīng)減小，拉力也相應(yīng)減小，斷面斷面拉斷試件拉斷試件位于橫截面，位于橫截面， 由最大正應(yīng)力引起破壞由最大正應(yīng)力引起破壞形狀為杯錐狀。形狀為杯錐狀。低碳鋼拉伸破壞斷口低碳鋼拉伸破壞斷口彈性極限或比例極限：彈性極限或比例極限：S屈服極限屈服極限S當(dāng)試件內(nèi)應(yīng)力達到材料的屈服極限當(dāng)試件內(nèi)應(yīng)力達到材料的屈服

32、極限試件開始出現(xiàn)塑性變形；試件開始出現(xiàn)塑性變形；b當(dāng)試件內(nèi)應(yīng)力達到材料的強度極限當(dāng)試件內(nèi)應(yīng)力達到材料的強度極限試件出現(xiàn)頸縮現(xiàn)象；試件出現(xiàn)頸縮現(xiàn)象；。5、塑性材料力學(xué)性能的三類指標(biāo)、塑性材料力學(xué)性能的三類指標(biāo)（）、強度指標(biāo)（）、強度指標(biāo)E胡克定律胡克定律成立；成立；b強度極限強度極限P時，時，當(dāng)當(dāng)（線彈性范圍）；（線彈性范圍）；（）、彈性指標(biāo)：（）、彈性指標(biāo)： 彈性模量；彈性模量；（）、塑性指標(biāo)（）、塑性指標(biāo)001100lll延伸率延伸率：試件的變形量與原長的比值試件的變形量與原長的比值100；%5%5工程中工程中稱為塑性材料；稱為塑性材料；低碳鋼的延伸率低碳鋼的延伸率為脆性材料；為脆性材料；平

33、均值約為平均值約為2030；%1001AAA拉斷后頸縮處截面的變化量與試件原始截面面積的比值拉斷后頸縮處截面的變化量與試件原始截面面積的比值100。斷面收縮率斷面收縮率：（）、塑性指標(biāo)（）、塑性指標(biāo)6、卸載定律及冷作硬化、卸載定律及冷作硬化（）、卸載定律（）、卸載定律試件被拉伸超過屈服階段到達強化階段的某一點試件被拉伸超過屈服階段到達強化階段的某一點k，逐漸卸去外載，逐漸卸去外載，應(yīng)力應(yīng)變之間應(yīng)力應(yīng)變之間沿怎樣的曲線回到沿怎樣的曲線回到=0=0？卸載定律卸載定律即在卸載過程中，應(yīng)力與應(yīng)變之間呈線性關(guān)系，即在卸載過程中，應(yīng)力與應(yīng)變之間呈線性關(guān)系，且與彈性階段的直線近似平行且與彈性階段的直線近似平

34、行;-卸載定律卸載定律代表了該種材料的延伸率。代表了該種材料的延伸率。(2) 變形分析變形分析kghmodkek點所對應(yīng)的總變形點所對應(yīng)的總變形: Og段段K點的彈性變形點的彈性變形 kg段段ok段段在拉斷點在拉斷點e e點處：點處：試件的總變形試件的總變形ohmh部分部分om為卸載后不再消失的塑性變形；為卸載后不再消失的塑性變形；彈性變形彈性變形塑性變形塑性變形卸載后不再消失的塑性變形；卸載后不再消失的塑性變形；（3）冷作硬化）冷作硬化試件經(jīng)過卸載后再加載，試件會沿試件經(jīng)過卸載后再加載，試件會沿 kkde被拉斷被拉斷;與未卸載的試件相比：與未卸載的試件相比：比例極限比例極限提高；提高；（k點

35、對應(yīng)）點對應(yīng)）與未卸載的試件相比：與未卸載的試件相比：工程中常在工序之間安排工程中常在工序之間安排退火退火以消除材料的脆性。以消除材料的脆性。相應(yīng)的塑性性能相應(yīng)的塑性性能降低降低材料的脆性材料的脆性冷作硬化。冷作硬化。dekk增加；增加；（延伸率減?。?；（延伸率減?。?；另一方面冷作硬化使材料變脆，另一方面冷作硬化使材料變脆，7、合理利用、合理利用工程中采用冷作硬化提高材料的彈性階段，工程中采用冷作硬化提高材料的彈性階段，如：如：起重機的鋼索起重機的鋼索和和建筑用的鋼筋建筑用的鋼筋常采用常采用冷拔工藝?yán)浒喂に噥硖岣邚姸龋粊硖岣邚姸龋蝗菀桩a(chǎn)生裂紋，容易產(chǎn)生裂紋，往往在工序中安排往往在工序中安排退火

36、退火，以消除材料的脆性。，以消除材料的脆性。二、其他塑性材料在拉伸時的力學(xué)性能二、其他塑性材料在拉伸時的力學(xué)性能高碳鋼（高碳鋼（T10A）黃銅（黃銅（H62）無屈服階段和頸縮階段；無屈服階段和頸縮階段；無屈服階段；無屈服階段；對于塑性材料的重要強度指標(biāo)是屈服極限對于塑性材料的重要強度指標(biāo)是屈服極限S對于沒有明顯屈服極限的塑性材料，對于沒有明顯屈服極限的塑性材料，名義屈服極限名義屈服極限產(chǎn)生產(chǎn)生0.2的的塑性應(yīng)變塑性應(yīng)變時的應(yīng)力為名義屈服極限時的應(yīng)力為名義屈服極限規(guī)定：規(guī)定：2 . 00.2O黃銅0.2%各類碳素鋼中，隨含碳量的增加，各類碳素鋼中，隨含碳量的增加，b強度極限強度極限相應(yīng)提高，相應(yīng)

37、提高，很高，很高，S屈服極限屈服極限但延伸率但延伸率降低；降低；S合金鋼、工具鋼、高強度鋼材的屈服極限合金鋼、工具鋼、高強度鋼材的屈服極限但塑性性能較差。但塑性性能較差。各類碳素鋼各類碳素鋼三、鑄鐵拉伸時的力學(xué)性能（灰口鑄鐵）三、鑄鐵拉伸時的力學(xué)性能（灰口鑄鐵）但在工程中鑄鐵的拉應(yīng)力不能很高，但在工程中鑄鐵的拉應(yīng)力不能很高，鑄鐵拉伸破壞特點鑄鐵拉伸破壞特點應(yīng)力應(yīng)變曲線為一段微彎曲線應(yīng)力應(yīng)變曲線為一段微彎曲線;無明顯的直線部分，無明顯的直線部分，無屈服、無屈服、 無頸縮現(xiàn)象無頸縮現(xiàn)象;在較小的應(yīng)力下被拉斷；在較小的應(yīng)力下被拉斷；拉斷前的變形小，拉斷前的變形小，(1)(2)延伸率很小，延伸率很小，

38、是典型的是典型的脆性材料脆性材料；(3) 割線彈性模量：割線彈性模量：由于沒有明顯的直線階段，由于沒有明顯的直線階段，彈性模量彈性模量E的數(shù)值隨應(yīng)力的大小而變。的數(shù)值隨應(yīng)力的大小而變。在較低的拉應(yīng)力的作用下，可近似認(rèn)為服從胡克定律。在較低的拉應(yīng)力的作用下，可近似認(rèn)為服從胡克定律。通常取曲線的割線代替曲線的開始部分，通常取曲線的割線代替曲線的開始部分，脆性材料只有唯一的強度指標(biāo)脆性材料只有唯一的強度指標(biāo)b(3) 割線彈性模量：割線彈性模量：(4)強度極限強度極限以割線的斜率作為彈性模量以割線的斜率作為彈性模量E，稱為割線彈性模量；稱為割線彈性模量；試件拉斷時所能承受的最大應(yīng)力；試件拉斷時所能承受

39、的最大應(yīng)力；btbt(5)斷面：斷面：位于橫截面上；位于橫截面上；由最大由最大拉應(yīng)力拉應(yīng)力引起破壞；引起破壞；(6) 鑄鐵的抗拉性能如何？鑄鐵的抗拉性能如何？不抗拉。不抗拉。故國內(nèi)企業(yè)采用球墨鑄鐵代替鋼材制作曲軸、齒輪等。故國內(nèi)企業(yè)采用球墨鑄鐵代替鋼材制作曲軸、齒輪等。處理：處理：鑄鐵經(jīng)過熱處理，微觀組織變成球狀，鑄鐵經(jīng)過熱處理，微觀組織變成球狀，即經(jīng)過球化處理成為球墨鑄鐵后，即經(jīng)過球化處理成為球墨鑄鐵后，力學(xué)性能有顯著變化：力學(xué)性能有顯著變化：不但有較高的強度，不但有較高的強度，還有較好的塑性性能；還有較好的塑性性能；球球墨墨鑄鑄鐵鐵灰口鑄鐵2-5 2-5 材料壓縮時的力學(xué)性能材料壓縮時的力

40、學(xué)性能試件：試件：短圓柱短圓柱:以免被壓彎；以免被壓彎；一、低碳鋼在壓縮時的力學(xué)性能一、低碳鋼在壓縮時的力學(xué)性能、屈服階段以前，、屈服階段以前，S碳鋼的壓縮曲線碳鋼的壓縮曲線拉壓曲線大致重合，拉壓曲線大致重合，拉壓時的彈性模量，拉壓時的彈性模量，屈服極限屈服極限大致相同；大致相同；故塑性材料的抗壓強度相等。故塑性材料的抗壓強度相等。Cb、屈服階段以后：、屈服階段以后：低碳鋼試件越壓越扁，低碳鋼試件越壓越扁，橫截面不斷增大，橫截面不斷增大，抗壓能力繼續(xù)提高，抗壓能力繼續(xù)提高，得不到壓縮時的得不到壓縮時的強度極限強度極限二、鑄鐵壓縮時的力學(xué)性能二、鑄鐵壓縮時的力學(xué)性能形成鼓形形成鼓形壓斷壓斷bc、

41、壓縮強度極限、壓縮強度極限壓縮強度極限壓縮強度極限bt（）拉伸強度極限（）拉伸強度極限位于位于05545度角的斜面上度角的斜面上;鑄鐵壓縮破壞特點鑄鐵壓縮破壞特點、無明顯的直線部分、無明顯的直線部分、無屈服、無頸縮；無屈服、無頸縮；明顯增大明顯增大;Cb、斷面：、斷面：由由最大切應(yīng)力最大切應(yīng)力引起破壞。引起破壞。bS和S2 塑性材料在破壞前發(fā)生相當(dāng)大的變形，塑性材料在破壞前發(fā)生相當(dāng)大的變形，由于工程結(jié)構(gòu)都不允許材料屈服而產(chǎn)生殘余的塑性變形，由于工程結(jié)構(gòu)都不允許材料屈服而產(chǎn)生殘余的塑性變形，總結(jié)總結(jié)1 當(dāng)應(yīng)力不超過一定的限度，應(yīng)力應(yīng)變的關(guān)系均在不同程當(dāng)應(yīng)力不超過一定的限度，應(yīng)力應(yīng)變的關(guān)系均在不同

42、程度上成正比，這時材料服從胡克定律。度上成正比，這時材料服從胡克定律。其強度指標(biāo)是其強度指標(biāo)是所以設(shè)計塑性材料的桿件時，所以設(shè)計塑性材料的桿件時，視為極限應(yīng)力。視為極限應(yīng)力?？偸前芽偸前裝tbc3 脆性材料在破壞前沒有較大的變形脆性材料在破壞前沒有較大的變形;4 塑性材料的抗拉強度相同，塑性材料的抗拉強度相同，宜作受壓構(gòu)件；宜作受壓構(gòu)件；b故把故把視為極限應(yīng)力視為極限應(yīng)力。b唯一的強度指標(biāo)唯一的強度指標(biāo)脆性材料脆性材料抗壓不抗拉，抗壓不抗拉，盡量盡量避免避免使脆性材料構(gòu)件處于受拉狀態(tài)。使脆性材料構(gòu)件處于受拉狀態(tài)?？偨Y(jié)總結(jié)一般作受拉構(gòu)件。一般作受拉構(gòu)件。鑄鐵在工程中的應(yīng)用鑄鐵在工程中的應(yīng)用思考思

43、考2 現(xiàn)有兩種說法：現(xiàn)有兩種說法：彈性變形中，彈性變形中，-一定是線性關(guān)系一定是線性關(guān)系彈塑性變形中彈塑性變形中-一定是非線性關(guān)系。一定是非線性關(guān)系。A：對對錯；錯； B：對對對；對； C：對對錯；錯； D：錯錯錯；錯；3、進入屈服階段以后，材料發(fā)生、進入屈服階段以后，材料發(fā)生 變形。變形。A：彈性；：彈性；B：非線性；：非線性；C：塑性；：塑性；D：彈塑性；：彈塑性；4、外載卸掉以后，消失的變形和遺留的變形分、外載卸掉以后，消失的變形和遺留的變形分別是別是 。5、鋼材經(jīng)過冷作硬化以后，、鋼材經(jīng)過冷作硬化以后， 基本不變?；静蛔儭：彈性模量；：彈性模量；B：比例極限；：比例極限；C：延伸率

44、；：延伸率；D：斷面收縮率；：斷面收縮率；6、鋼材進入屈服階段后，表明會沿、鋼材進入屈服階段后，表明會沿 出現(xiàn)滑移線？出現(xiàn)滑移線？A：橫截面；：橫截面； B：縱截面；：縱截面；C：最大剪應(yīng)力所在面；：最大剪應(yīng)力所在面； D：最大正應(yīng)力所在的面；：最大正應(yīng)力所在的面；7、在下圖中標(biāo)示出：0.2和延伸率。11、“沒有明顯的屈服極限的塑性材料，可以將產(chǎn)生沒有明顯的屈服極限的塑性材料，可以將產(chǎn)生0.2應(yīng)變應(yīng)變時的應(yīng)力作為屈服極限。時的應(yīng)力作為屈服極限?！?0、衡量材料力學(xué)性能的指標(biāo)有哪些？、衡量材料力學(xué)性能的指標(biāo)有哪些？8、冷作硬化以后材料發(fā)生了哪些變化？、冷作硬化以后材料發(fā)生了哪些變化？9、=N/A

45、的適用范圍是什么？的適用范圍是什么？1212、下圖為某材料由受力到拉斷的完整的應(yīng)力應(yīng)、下圖為某材料由受力到拉斷的完整的應(yīng)力應(yīng)變曲線，該材料的變形過程無變曲線，該材料的變形過程無 。A A：彈性階段、屈服階段；：彈性階段、屈服階段；B B：強化階段、頸縮階段；：強化階段、頸縮階段；C C：屈服階段、強化階段；：屈服階段、強化階段；D D：屈服階段、頸縮階段。：屈服階段、頸縮階段。13、關(guān)于鑄鐵：、關(guān)于鑄鐵：抗剪能力比抗拉能力差；抗剪能力比抗拉能力差；壓縮強度比拉伸強度高。壓縮強度比拉伸強度高?？辜裟芰Ρ瓤箟耗芰Ω摺Ｄ囊粋€對？抗剪能力比抗壓能力高。哪一個對？14、請分別指出低碳鋼、鑄鐵在拉伸、壓縮

46、破壞時的斷、請分別指出低碳鋼、鑄鐵在拉伸、壓縮破壞時的斷面。并簡述破壞的原因。（哪一種應(yīng)力引起的破壞？）面。并簡述破壞的原因。（哪一種應(yīng)力引起的破壞？）15、簡述：為什麼鑄鐵一般作為受壓構(gòu)件而不作受拉構(gòu)件？、簡述：為什麼鑄鐵一般作為受壓構(gòu)件而不作受拉構(gòu)件？ 16、“構(gòu)件失效時的極限應(yīng)力是材料的強度極限。構(gòu)件失效時的極限應(yīng)力是材料的強度極限?！?17、低碳鋼在拉伸過程中依次表現(xiàn)為、低碳鋼在拉伸過程中依次表現(xiàn)為 ， ， ， 四個階段四個階段18、鑄鐵壓縮試件，破壞是在、鑄鐵壓縮試件，破壞是在 截面發(fā)生剪切錯截面發(fā)生剪切錯動，是由于動，是由于 引起的。引起的。1231919、三根桿的尺寸相同、但材料

47、不同，材料的應(yīng)力、三根桿的尺寸相同、但材料不同，材料的應(yīng)力應(yīng)變曲線如圖。問應(yīng)變曲線如圖。問 材料的材料的 強度高？強度高？ 材料的剛度大？材料的剛度大？ 塑性好？塑性好？20、當(dāng)?shù)吞间撛嚰脑囼瀾?yīng)力、當(dāng)?shù)吞间撛嚰脑囼瀾?yīng)力=s時，試件將時，試件將 。A：完全失去承載能力；：完全失去承載能力； B：破斷；：破斷；C：發(fā)生局部頸縮現(xiàn)象；：發(fā)生局部頸縮現(xiàn)象； D：產(chǎn)生很大的塑性變形；：產(chǎn)生很大的塑性變形；21、低碳鋼材料試件在拉伸試驗中，經(jīng)過冷作硬化后，、低碳鋼材料試件在拉伸試驗中，經(jīng)過冷作硬化后，以下四根指標(biāo)中以下四根指標(biāo)中 得到了提高的是得到了提高的是。A：強度極限：強度極限 B：比例極限：比例

48、極限C：截面收縮率：截面收縮率 D：延伸率：延伸率22、低碳鋼的拉伸時的應(yīng)力-應(yīng)變曲線如圖。如斷裂點的橫坐標(biāo)為，則 。A：大于延伸率；B：等于延伸率C：小于延伸率；D：不能確定。24、已知低碳鋼的應(yīng)力應(yīng)變曲線，在點試件被拉斷，圖中代表延伸率的線段是： ，代表消失的彈性變形的線段是。OfO1O225 同種材料制成兩根完全相同的試件，其中一根直接拉斷，另一根拉伸到強化階段的某一點卸載，再重新加載拉斷。 比較兩根試件拉伸破壞后有何變化？2-7 2-7 失效、安全系數(shù)、強度計算失效、安全系數(shù)、強度計算一一 失效失效、強度不足：、強度不足：脆性材料制成的構(gòu)件，在拉力下，脆性材料制成的構(gòu)件，在拉力下，塑性

49、材料制成的構(gòu)件當(dāng)工作應(yīng)力達到材料的屈服極限塑性材料制成的構(gòu)件當(dāng)工作應(yīng)力達到材料的屈服極限S時時由于不能保持原有的形狀和尺寸，已不能正常工作。由于不能保持原有的形狀和尺寸，已不能正常工作。把脆性材料試件的斷裂把脆性材料試件的斷裂受壓短桿的壓潰、壓扁同樣也是失效。受壓短桿的壓潰、壓扁同樣也是失效。變形很小時會突然脆斷；變形很小時會突然脆斷；出現(xiàn)塑性變形出現(xiàn)塑性變形;和塑性材料試件出現(xiàn)塑性變形和塑性材料試件出現(xiàn)塑性變形統(tǒng)稱為失效。統(tǒng)稱為失效。斷裂失效斷裂失效塑性失效塑性失效、另外有沖擊載荷、交變載荷引起的失效。、另外有沖擊載荷、交變載荷引起的失效。、剛度不足：、剛度不足：機床主軸變形過大，機床主軸變

50、形過大，雖未出現(xiàn)塑性變形，雖未出現(xiàn)塑性變形，但也不能滿足加工精度。但也不能滿足加工精度。、穩(wěn)定性不足：、穩(wěn)定性不足：受壓細(xì)長桿件的被壓彎，受壓細(xì)長桿件的被壓彎，如用針扎孔時，針發(fā)生了彎曲；如用針扎孔時，針發(fā)生了彎曲；雙杠橫梁在運動員重力作用下發(fā)生過大的變形；雙杠橫梁在運動員重力作用下發(fā)生過大的變形；jxmaxSjxbjx njx0 . 1nnjxmax max構(gòu)件正常工作時，必須保證工作應(yīng)力低于極限應(yīng)力構(gòu)件正常工作時，必須保證工作應(yīng)力低于極限應(yīng)力:、許用應(yīng)力：、許用應(yīng)力：稱為屈服安全系數(shù)；稱為屈服安全系數(shù)；、構(gòu)件正常工作的強度條件、構(gòu)件正常工作的強度條件。二二 許用應(yīng)力許用應(yīng)力塑性材料：塑性材

51、料：脆性材料脆性材料:保證構(gòu)件正常工作必須有：保證構(gòu)件正常工作必須有：1、極限應(yīng)力：、極限應(yīng)力：許用應(yīng)力許用應(yīng)力 AFN三三 為何引入安全系數(shù)為何引入安全系數(shù)、強度計算中有些數(shù)據(jù)與實際有差距、強度計算中有些數(shù)據(jù)與實際有差距: 材料本身并非理想均勻，材料本身并非理想均勻， 載荷估計不準(zhǔn)：載荷估計不準(zhǔn)：公式本身應(yīng)用了平面假設(shè)，公式本身應(yīng)用了平面假設(shè)，測出的力學(xué)性能在一定范圍內(nèi)變動，測出的力學(xué)性能在一定范圍內(nèi)變動，常常忽略風(fēng)載、突發(fā)事件等影響；常常忽略風(fēng)載、突發(fā)事件等影響；材料越不均勻，變動越大；材料越不均勻，變動越大；與實際有差別。與實際有差別。 構(gòu)件的外形及所受外力較復(fù)雜，構(gòu)件的外形及所受外力較

52、復(fù)雜，計算時需進行簡化，計算時需進行簡化，因此工作應(yīng)力均有一定程度的近似性；因此工作應(yīng)力均有一定程度的近似性；一般情況下，一般情況下，三三 為何引入安全系數(shù)為何引入安全系數(shù)2、給構(gòu)件安全儲備、給構(gòu)件安全儲備 構(gòu)件的工作環(huán)境較差，腐蝕、磨損等處構(gòu)件的工作環(huán)境較差，腐蝕、磨損等處安全系數(shù)要大；安全系數(shù)要大； 構(gòu)件破壞后造成嚴(yán)重后果，構(gòu)件破壞后造成嚴(yán)重后果，安全系數(shù)要略大。安全系數(shù)要略大。飛機上零件的安全系數(shù)要比拖拉機上零件的安全系數(shù)飛機上零件的安全系數(shù)要比拖拉機上零件的安全系數(shù)而拖拉機零件的安全系數(shù)要比自行車零件的安全系數(shù)而拖拉機零件的安全系數(shù)要比自行車零件的安全系數(shù)要大，要大，大大脆性材料的屈服

53、安全系數(shù)取脆性材料的屈服安全系數(shù)取 n=23.5 ；塑性材料屈服安全系數(shù)取塑性材料屈服安全系數(shù)取 n=1.22.5；甚至有時取甚至有時取n脆脆=39。四四 拉壓桿件的強度計算拉壓桿件的強度計算max,maxAFN1 1、強度校核、強度校核：AFN max,max2 2、確定截面尺寸確定截面尺寸：max,NFA 3 3、確定系統(tǒng)許可載荷確定系統(tǒng)許可載荷: :max, AFN 例題例題1 1 圖示結(jié)構(gòu)，鋼桿圖示結(jié)構(gòu)，鋼桿1 1：圓形截面，直徑：圓形截面，直徑d=16 mm,d=16 mm,許用許用 應(yīng)力應(yīng)力 ；桿；桿2 2：方形截面，邊長：方形截面，邊長 a=100 mm, a=100 mm, ,

54、(1) ,(1)當(dāng)作用在當(dāng)作用在B B點的載荷點的載荷 F=2 F=2 噸時，校核強噸時，校核強 度；度；(2)(2)求在求在B B點處所點處所 能能 承受的許用載荷。承受的許用載荷。MPa1501MPa5 . 421.5m12CBA2mF1、計算各桿軸力、計算各桿軸力0sinFF2NF43F1NF45F2N1.5m12CBA2mFF1NF2NFB0cosFF2N1N2 2、F=2 噸時，校核強度噸時，校核強度1桿：桿：11N1AFMPa8 .7612桿：桿：22N2AFMPa5 .22因此結(jié)構(gòu)安全。因此結(jié)構(gòu)安全。鋼桿鋼桿1 1：直徑：直徑d=16 mmd=16 mm桿桿2 2：邊長：邊長 a

55、=100 mm a=100 mm MPa1501MPa5 . 42F43F1NF45F2N3 3、F F 未知，求許可載荷未知，求許可載荷FF11max, 1NAF11AF43222NAF22A54FKN362KN.40鋼桿鋼桿1 1：直徑：直徑d=16 mmd=16 mm桿桿2 2：邊長：邊長 a=100 mm a=100 mm MPa1501MPa5 . 42F43F1NF45F2N11A34F22A45F確定結(jié)構(gòu)的許可載荷為確定結(jié)構(gòu)的許可載荷為KNF36結(jié)構(gòu)的許可載荷結(jié)構(gòu)的許可載荷是由最先達到許用應(yīng)力的那根桿是由最先達到許用應(yīng)力的那根桿的強度決定。的強度決定。強度計算的一般步驟強度計算的

56、一般步驟1、靜力學(xué)分析，計算各桿件的受力；、靜力學(xué)分析，計算各桿件的受力；2、分析內(nèi)力；、分析內(nèi)力；3、應(yīng)用強度條件；、應(yīng)用強度條件；注意注意1、載荷和、載荷和許可載荷許可載荷是兩個不同的概念；是兩個不同的概念；2、結(jié)構(gòu)中各桿并不同時達到危險狀態(tài)；、結(jié)構(gòu)中各桿并不同時達到危險狀態(tài)；例例2 2：D=350mmD=350mm，p=1MPap=1MPa。螺栓。螺栓 =40MPa=40MPa，求，求螺栓的直徑。螺栓的直徑。DppDF24每個螺栓承受軸力每個螺栓承受軸力 油缸蓋受到的力油缸蓋受到的力2 2 強度條件強度條件 AFNmax 22.6mmm106 .22104061035. 0636622p

57、Dd即螺栓的軸力為即螺栓的軸力為pDFFN2246 NFA 24422pDd3 3 螺栓的直徑螺栓的直徑Dp1 分析螺栓受力分析螺栓受力為總壓力的為總壓力的1/6 例例3：AC為為50505的等邊角鋼，的等邊角鋼，AB為為10號槽號槽鋼，鋼，=120MPa。求。求F。 0yFFFFN2sin/11 1、計算軸力、計算軸力FFFNN3cos12 0 xF0cos21NNFF0sin1 FFNAF1NF2NF2 2、根據(jù)、根據(jù)ACAC桿的強度條件，確定許可載荷桿的強度條件，確定許可載荷 1A21F查表得斜桿查表得斜桿AC的面積為的面積為A1=24.8cm2 11NAFF2F1NF3F2N 1A2F

58、46108 . 421012021kN6 .573、根據(jù)、根據(jù)AB桿的強度條件，求許可載荷桿的強度條件，求許可載荷 2A31F查表得水平桿查表得水平桿AB的面積為的面積為A2=212.74cm2 22NAF4、許可載荷、許可載荷176.7kNkN6 .57minF F2F1NF3F2N 2AF3kN7 .176461074.12210120732. 11kN6 .57F 例例1、P10KN，桿，桿AE直徑直徑D20毫米，許用應(yīng)力毫米，許用應(yīng)力1=120MP；桿；桿FG采用邊長采用邊長30毫米的正方毫米的正方形截面，許用應(yīng)力形截面，許用應(yīng)力2=100MPa，校核系統(tǒng)。，校核系統(tǒng)。BDa2aAG3

59、a1.5aPEF取取AB為研究對象，分析為研究對象，分析AE 桿受力桿受力0BM02aFaPAKNPFA202AFAAEBa2aA BDa2aAG3a1.5aPEFaMP2014. 34102023 16MPa.63PFAD3a1.5aEFBDa2aAG3a1.5aPEFFAFG取取DF為研究對象，分析為研究對象，分析FG 桿受力桿受力 0MD33KN.13FG 2 0a3F-4.5aFAGAFGFG8MPa.14MPa30301033.133各桿件的均滿足強度條件各桿件的均滿足強度條件1 簡易起重機的最大起重量為簡易起重機的最大起重量為W2噸，鋼絲繩的噸，鋼絲繩的橫截面直徑為橫截面直徑為D5

60、厘米，許用應(yīng)力為厘米，許用應(yīng)力為=100MP，校核鋼絲繩的強度。，校核鋼絲繩的強度。T TW W2 橫梁受均布載荷的作用，載荷的集度為橫梁受均布載荷的作用，載荷的集度為20KN/m，拉桿，拉桿AB的許用應(yīng)力為的許用應(yīng)力為= 150MP，求拉桿求拉桿AB的最小截面面積。的最小截面面積。q4m3m3 1桿為鋼桿，其橫截面面積桿為鋼桿，其橫截面面積A1200平方毫米，許平方毫米，許用應(yīng)力用應(yīng)力1=160MP，；，；2桿為銅桿，橫截面面桿為銅桿，橫截面面積為積為A2300平方毫米，許用應(yīng)力為平方毫米，許用應(yīng)力為2=100MP。求許可載荷。求許可載荷P。4530P4 AB為圓截面桿，直徑為為圓截面桿，直