lzh8-力學(xué)性能-變形-2012

1、拉應(yīng)力為正拉應(yīng)力為正壓應(yīng)力為負壓應(yīng)力為負最大內(nèi)力所在的最大內(nèi)力所在的危險截面危險截面上的正應(yīng)力為上的正應(yīng)力為: : AFmax,Nmax回顧：回顧：軸向拉壓桿件軸向拉壓桿件橫截面橫截面上各點的正應(yīng)力上各點的正應(yīng)力作業(yè)：作業(yè)： 4.8, 4.9, 4.10, 4.11 FN滿足滿足平面假設(shè)平面假設(shè)時，橫截面上時，橫截面上各點的各點的正應(yīng)力正應(yīng)力沿截面沿截面均勻分布，計算公式為：均勻分布，計算公式為：dABCP3PP4：橫截面上的軸力橫截面上的軸力橫截面面積橫截面面積A:FNAFABN4/32dPFN +- -3PP軸力圖AFN4.3 4.3 軸向載荷作用下材料的力學(xué)性能軸向載荷作用下材料的力學(xué)性

2、能鋼材鋼材鑄鐵鑄鐵在同樣的外力作用下在同樣的外力作用下哪桿先破壞？哪桿先破壞？成語：成語：恨鐵不成鋼恨鐵不成鋼鋼和鐵鋼和鐵在力學(xué)性能上在力學(xué)性能上有哪些差別？有哪些差別？力學(xué)性能：力學(xué)性能：在外力作用下材料在在外力作用下材料在 變形和破壞變形和破壞方面所表現(xiàn)出的特性。方面所表現(xiàn)出的特性。二、實驗?zāi)康模憾嶒災(zāi)康模和ㄟ^材料的拉伸、壓縮實驗，通過材料的拉伸、壓縮實驗， 測定材料的常規(guī)力學(xué)性能。測定材料的常規(guī)力學(xué)性能。兩種典型材料兩種典型材料低碳鋼低碳鋼（含碳量（含碳量0.3%0.3%以下）以下）鑄鐵鑄鐵一、選標(biāo)準(zhǔn)試件一、選標(biāo)準(zhǔn)試件材料的力學(xué)性能材料的力學(xué)性能分析方法？分析方法？試驗法試驗法三、實

3、驗條件三、實驗條件常溫、靜常溫、靜載載試驗方法與規(guī)定：試驗方法與規(guī)定： 研究方法：研究方法：dl10dl5Al3 .11Al65. 5四、材料拉伸時的力學(xué)性質(zhì)四、材料拉伸時的力學(xué)性質(zhì)( (一）、低碳鋼的拉伸一）、低碳鋼的拉伸低碳鋼拉伸曲線的低碳鋼拉伸曲線的4 4個階段、個階段、3 3個特征點個特征點 P e sABCCDE O 1.OB段段：彈性階段（卸載可逆）：彈性階段（卸載可逆）B點點：彈性極限：彈性極限 e2. BC 段：屈服階段段：屈服階段 （出現(xiàn)明顯塑性變形）（出現(xiàn)明顯塑性變形）（兩者很接近）（兩者很接近） =E =E ，胡克定律胡克定律，應(yīng)力小于比例極限時成立應(yīng)力小于比例極限時成立

4、E=tan ，E為為彈性模量彈性模量C點點：屈服極限：屈服極限 sA點點：比例極限：比例極限 P3. CD段段: :強化階段有彈塑性變形強化階段有彈塑性變形（恢復(fù)抵抗變形的能力（恢復(fù)抵抗變形的能力）D點點：強度極限強度極限 b4. DE段段：縮頸階段：縮頸階段（局部收縮階段）（局部收縮階段） P e sABCCDEO =E E點：斷裂點點：斷裂點屈服極限屈服極限S比例極限比例極限p彈性極限彈性極限eE E 彈性摸量彈性摸量 b 強度極限強度極限低碳鋼拉伸曲線有低碳鋼拉伸曲線有4 4個階段、個階段、4 4個特征點個特征點 b5 5、 低碳鋼的拉伸低碳鋼的拉伸兩個塑性指標(biāo)兩個塑性指標(biāo)%100001

5、lll（1 1）伸長率）伸長率%5為為塑性材料塑性材料%5為為脆性材料脆性材料低碳鋼的低碳鋼的%3020%60為典型的塑性材料為典型的塑性材料(2).(2).斷面收縮率斷面收縮率%100010AAA為為斷斷口口處處的的橫橫截截面面積積1A P P e e s s b bA AB BC CCCD DE EO O = =E E 6 6、 卸載定律及冷作硬化卸載定律及冷作硬化1)1)、彈性范圍內(nèi)彈性范圍內(nèi)卸載、再加載卸載、再加載, ,遵循什么規(guī)律？遵循什么規(guī)律？2)2) 超過彈性范圍后超過彈性范圍后卸載卸載, ,遵循什么規(guī)律？遵循什么規(guī)律？材料在卸載過程中應(yīng)材料在卸載過程中應(yīng)力和應(yīng)變是線性關(guān)系力和應(yīng)

6、變是線性關(guān)系. .這就是這就是卸載定律。卸載定律。 d d點卸載后，點卸載后，再加載，應(yīng)力應(yīng)變再加載，應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系關(guān)系沿卸載時的斜沿卸載時的斜直線變化直線變化。d 在在d d點卸載后，點卸載后，短期短期內(nèi)再加載，內(nèi)再加載，應(yīng)力應(yīng)變應(yīng)力應(yīng)變是什么關(guān)系？是什么關(guān)系？O e:彈性應(yīng)變彈性應(yīng)變 ， p:塑性應(yīng)變塑性應(yīng)變（不可恢復(fù)的應(yīng)變）（不可恢復(fù)的應(yīng)變） 0 0 p p e e t t某點的應(yīng)變包括兩部某點的應(yīng)變包括兩部分：分：卸載后，消失的卸載后，消失的為為彈性應(yīng)變彈性應(yīng)變，遺留下，遺留下的為的為塑性應(yīng)變塑性應(yīng)變。再加載時，材料的比再加載時，材料的比例極限提高，而其塑例極限提高，而其塑性降低的現(xiàn)象性

7、降低的現(xiàn)象稱為稱為冷作硬化冷作硬化 e p再加載時，再加載時，材料的力材料的力學(xué)性能有何變化？學(xué)性能有何變化？ P e s bABCCDEO =Ed強度指標(biāo)、塑性指標(biāo)強度指標(biāo)、塑性指標(biāo)提高提高？降低？不變？降低？不變？O對于對于沒有明顯屈服階段的塑性沒有明顯屈服階段的塑性材料材料，國標(biāo)規(guī)定：可以將產(chǎn)生，國標(biāo)規(guī)定：可以將產(chǎn)生0.2%0.2%塑性應(yīng)變塑性應(yīng)變時的應(yīng)力作為屈時的應(yīng)力作為屈服指標(biāo)。并用服指標(biāo)。并用0.20.2來表示。來表示。o%2 . 02 . 0（二）其它塑性材料（二）其它塑性材料拉伸時拉伸時的力學(xué)性質(zhì)的力學(xué)性質(zhì)哪點對應(yīng)的值是哪點對應(yīng)的值是?2 . 0幾種塑性材料拉斷后的斷口形狀幾種

8、塑性材料拉斷后的斷口形狀低碳鋼高碳鋼硬鋁軟鋁(灰口鑄鐵灰口鑄鐵)特點：特點：1、 曲線從很低應(yīng)力曲線從很低應(yīng)力 開始就是曲線開始就是曲線；采用割線采用割線彈性模量。彈性模量。2、沒有屈服、強化、局部沒有屈服、強化、局部變形階段變形階段，只有一個拉伸強只有一個拉伸強度指標(biāo)：強度極限度指標(biāo)：強度極限b3、伸長率非常小伸長率非常小( (斷后伸長斷后伸長率約為率約為0.5%)0.5%)。典型的典型的脆性材料脆性材料（三）、（三）、鑄鐵鑄鐵拉伸時的力學(xué)性質(zhì)拉伸時的力學(xué)性質(zhì)%5為脆性材料為脆性材料五、五、 材料材料壓縮時壓縮時的力學(xué)性質(zhì)的力學(xué)性質(zhì)2-5 2-5 材料壓縮時的力學(xué)性質(zhì)材料壓縮時的力學(xué)性質(zhì)（一

9、）、（一）、 試件和實驗條件試件和實驗條件常溫、靜載常溫、靜載屈服極限屈服極限S比例極限比例極限p彈性極限彈性極限e 拉伸與壓縮曲線拉伸與壓縮曲線在在屈服階段以前完全相同屈服階段以前完全相同E E - - 彈性摸量彈性摸量（二）、（二）、 塑性材料（低碳鋼）的壓縮塑性材料（低碳鋼）的壓縮 O bL灰鑄鐵的灰鑄鐵的拉伸曲線拉伸曲線 by灰鑄鐵的灰鑄鐵的壓縮曲線壓縮曲線 by bL，鑄鐵鑄鐵抗壓抗壓性能性能遠遠大于遠遠大于抗拉抗拉性能，性能，斷裂面斷裂面為與軸向大致為與軸向大致成成4545o o5555o o的的滑移面破壞?；泼嫫茐摹４嘈圆牧系拇嘈圆牧系目估c抗壓抗拉與抗壓性質(zhì)完全不同性質(zhì)完全不

10、同（三）、（三）、 脆性材料（鑄鐵）的壓縮脆性材料（鑄鐵）的壓縮它是衡量脆性材料壓縮它是衡量脆性材料壓縮的唯一強度指標(biāo)。的唯一強度指標(biāo)。byby壓縮強度極限。壓縮強度極限。六、塑性材料和脆性材料力學(xué)性能比較六、塑性材料和脆性材料力學(xué)性能比較塑性材料塑性材料脆性材料脆性材料斷裂前有斷裂前有較大塑性變形較大塑性變形斷裂前變形很小斷裂前變形很小抗壓能力與抗拉能力相近抗壓能力與抗拉能力相近抗壓能力抗壓能力遠大于遠大于抗拉能力抗拉能力延伸率延伸率 5%5%伸長率（伸長率（延伸率）延伸率） 5%5%可承受沖擊載荷，可承受沖擊載荷，適合于鍛壓和冷加工適合于鍛壓和冷加工適合于做基礎(chǔ)構(gòu)件或外殼適合于做基礎(chǔ)構(gòu)件或

11、外殼恨鐵不成鋼恨鐵不成鋼鋼和鐵在力學(xué)性能上有哪些差別？鋼和鐵在力學(xué)性能上有哪些差別？1.1.強度指標(biāo)：強度指標(biāo)： 鋼材：鋼材：強度比較高，拉壓性能基本相同，強度比較高，拉壓性能基本相同， 屈服極限在屈服極限在 200700MPa之間；之間； 鑄鐵：鑄鐵：拉伸強度很低，強度極限在拉伸強度很低，強度極限在120120175MPa175MPa； 但是壓縮強度較高，強度極限可達但是壓縮強度較高，強度極限可達400400600MPa600MPa2.2.塑性指標(biāo)：塑性指標(biāo)：鋼材鋼材塑性性能比塑性性能比鑄鐵鑄鐵好的多。好的多。若能若能合理使用脆性材料合理使用脆性材料，可以充分發(fā)揮其作用。，可以充分發(fā)揮其作用

12、。 建于建于14001400年前（隋朝）年前（隋朝）, ,由石料構(gòu)成由石料構(gòu)成， 跨度跨度 37.0237.02米、寬米、寬9 9米、拱高米、拱高7.237.23米。米。 河北趙州橋河北趙州橋樓板：樓板： 鋼筋混凝土鋼筋混凝土塑性材料塑性材料脆性材料脆性材料有沒有全鋼結(jié)構(gòu)？有沒有全鋼結(jié)構(gòu)？美國：世貿(mào)大廈美國：世貿(mào)大廈鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)2001.9.11注意：注意：溫度溫度對材料力學(xué)性能的影響！對材料力學(xué)性能的影響！一、溫度對低碳鋼材料力學(xué)性一、溫度對低碳鋼材料力學(xué)性能的影響（短期，靜載下）能的影響（短期，靜載下）溫度和時間對材料力學(xué)性能的影響溫度和時間對材料力學(xué)性能的影響 但在但在260260以前以

13、前, ,隨溫度的升高，隨溫度的升高， b b反而增大，同時反而增大，同時 、 卻減小卻減小, ,并非所有的鋼材都具有。并非所有的鋼材都具有。低碳鋼低碳鋼- -總趨勢總趨勢: :溫度升高溫度升高, ,E E、 S S 、 b b下降下降 、 增大增大)( C)MPa()GPa(E0 100 200 300 400 500216177137700600500400300200100100908070605040302010(%),ESb4.5 4.5 變形分析與計算變形分析與計算研究目的：研究目的：1 1、分析拉壓桿的變形及拉壓剛度；、分析拉壓桿的變形及拉壓剛度； 2 2、求解簡單靜不定問題。、求

14、解簡單靜不定問題。軸向拉壓桿的變形類型：軸向拉壓桿的變形類型：1 1、拉、拉( (壓壓) )桿的縱向變形、桿的縱向變形、胡克定律、線應(yīng)變胡克定律、線應(yīng)變 F F dll1d1絕對變形）絕對變形）lll1正應(yīng)變）均以正應(yīng)變）均以伸長時為正，伸長時為正， 縮短時為負?？s短時為負。 ll原長伸長量EpllEAFNEAlFlNAFN拉（壓）桿的拉（壓）桿的胡克定律胡克定律ll2 2、橫向變形與泊松比、橫向變形與泊松比絕對變形量：絕對變形量：ddd-1橫向線應(yīng)變：橫向線應(yīng)變：F F dll1d1dd原原長長橫橫向向伸伸長長量量試驗表明：試驗表明：當(dāng)應(yīng)力不超過材料的比例極限且為各向同性材料時，當(dāng)應(yīng)力不超過

15、材料的比例極限且為各向同性材料時，一點處的一點處的縱向線應(yīng)變縱向線應(yīng)變與與橫向線應(yīng)變橫向線應(yīng)變的絕對值之比為一常數(shù)的絕對值之比為一常數(shù)- 泊松比，由試驗確定。泊松比，由試驗確定。和E都是材料的常數(shù)。鋼材的都是材料的常數(shù)。鋼材的E E約為約為200GPa200GPa，約為約為0.250.250.330.33縱向線應(yīng)變縱向線應(yīng)變 與橫向線應(yīng)變與橫向線應(yīng)變 是獨立的變量嗎是獨立的變量嗎？llddF F dll1d1 pFFEAlFlN96102001102003100.1pEAlFlNElpsEAlFlNElEAlFlsN9610200110235310175. 1p對嗎？對嗎？FFEAlFlNs9

16、610200110235310175. 1p對嗎？對嗎？FFElsC 縱縱向向應(yīng)應(yīng)變變橫橫向向應(yīng)應(yīng)變變 0 0 0.5 0.5 恒為正恒為正是非題 應(yīng)力公式應(yīng)力公式 = =FN N /A/A 的使用條件是，外力沿桿件軸線，的使用條件是，外力沿桿件軸線，且材料服從胡克定律。且材料服從胡克定律。 （ ） 正應(yīng)變的定義是正應(yīng)變的定義是 = = /E/E （ ）變形均勻或變形均勻或滿足平面假設(shè)滿足平面假設(shè)ll原長伸長量材料服從胡克定律時的正應(yīng)變材料服從胡克定律時的正應(yīng)變例題：圖示桿，橫截面積例題：圖示桿，橫截面積 A=200mm2, 彈性模量彈性模量E=200GPa ， 用應(yīng)變片測得應(yīng)變用應(yīng)變片測得應(yīng)變 1 = -10-3， 2 = 510-4。試求各段正應(yīng)力及外力試求各段正應(yīng)力及外力P、F。PFP+FABC 1 2解：解：1.1.求各段正應(yīng)力求各段正應(yīng)力AF /NABAB段各點段各點正應(yīng)力：正應(yīng)力：BCBC段各點段各點正應(yīng)力：正應(yīng)力：1EAB2EBC)10(1020039PaMPa2004910510200PaMPa1002.求外力求外力P、FFNAB= - -PFNBC = F?AFNAFABNAB6610200