工程力學(xué)課件軸向拉伸與壓縮

匯報(bào)人：AA2024-01-28工程力學(xué)課件軸向拉伸與壓縮引言軸向拉伸與壓縮的基本概念軸向拉伸與壓縮的力學(xué)性質(zhì)軸向拉伸與壓縮的計(jì)算方法軸向拉伸與壓縮的實(shí)驗(yàn)研究軸向拉伸與壓縮的工程應(yīng)用contents目錄01引言工程力學(xué)是研究物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)規(guī)律的科學(xué)，是工程技術(shù)的基礎(chǔ)學(xué)科之一。軸向拉伸與壓縮是工程力學(xué)中的重要內(nèi)容，廣泛存在于各種工程結(jié)構(gòu)和機(jī)械構(gòu)件中。掌握軸向拉伸與壓縮的基本原理和分析方法，對(duì)于工程技術(shù)人員解決實(shí)際問(wèn)題具有重要意義。課程背景與意義物體受到沿其軸線方向的外力作用，使其沿軸線方向伸長(zhǎng)。軸向拉伸軸向壓縮拉伸與壓縮的特點(diǎn)物體受到沿其軸線方向的外力作用，使其沿軸線方向縮短。受力方向與軸線方向一致，變形主要發(fā)生在軸線方向上。030201軸向拉伸與壓縮概述掌握軸向拉伸與壓縮的基本概念、原理和分析方法。了解軸向拉伸與壓縮在工程中的應(yīng)用實(shí)例和注意事項(xiàng)。學(xué)習(xí)目標(biāo)與要求能夠運(yùn)用相關(guān)理論和方法，分析和解決簡(jiǎn)單的軸向拉伸與壓縮問(wèn)題。培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)和分析問(wèn)題的能力，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。02軸向拉伸與壓縮的基本概念當(dāng)桿件受到一對(duì)大小相等、方向相反、作用線與桿件軸線重合的外力作用時(shí)，桿件將沿其軸線方向伸長(zhǎng)，這種變形稱為軸向拉伸。若上述外力作用的方向與桿件軸線方向相反，則桿件將沿其軸線方向縮短，這種變形稱為軸向壓縮。軸向拉伸與壓縮的定義軸向壓縮軸向拉伸在彈性范圍內(nèi)，軸向力與桿件的變形量成正比，即胡克定律。軸向力與變形呈線性關(guān)系在拉伸時(shí)，軸向力與變形方向相同；在壓縮時(shí)，軸向力與變形方向相反。軸向力與變形方向一致軸向力與變形的關(guān)系應(yīng)力是單位面積上的內(nèi)力，它反映了物體內(nèi)部各部分之間相互作用的強(qiáng)弱程度。在軸向拉伸與壓縮中，應(yīng)力可表示為σ=F/A，其中F為軸向力，A為桿件的橫截面積。應(yīng)力應(yīng)變是物體在外力作用下產(chǎn)生的變形程度，它反映了物體形狀的改變。在軸向拉伸與壓縮中，應(yīng)變可表示為ε=ΔL/L，其中ΔL為桿件的變形量（伸長(zhǎng)或縮短），L為桿件的原長(zhǎng)。應(yīng)變應(yīng)力與應(yīng)變的概念03軸向拉伸與壓縮的力學(xué)性質(zhì)受到大小相等、方向相反、作用線與桿件軸線重合的一對(duì)力偶作用。受力特點(diǎn)在力偶作用下，桿件產(chǎn)生沿軸線方向的伸長(zhǎng)或縮短。變形特點(diǎn)橫截面上的正應(yīng)力均勻分布，且垂直于橫截面。應(yīng)力特點(diǎn)軸向拉伸與壓縮的力學(xué)特點(diǎn)彈性模量反映材料抵抗彈性變形的能力，是材料在彈性階段內(nèi)應(yīng)力與應(yīng)變的比值。泊松比反映材料在單向受拉或受壓時(shí)，橫向變形與軸向變形之間的比值。屈服極限材料開(kāi)始產(chǎn)生屈服現(xiàn)象的應(yīng)力值，是材料由彈性變形階段進(jìn)入塑性變形階段的臨界應(yīng)力。材料的力學(xué)性質(zhì)030201塑性屈服材料在拉伸或壓縮過(guò)程中，當(dāng)應(yīng)力達(dá)到屈服極限后，產(chǎn)生顯著的塑性變形而不斷裂。疲勞斷裂材料在交變應(yīng)力作用下，經(jīng)過(guò)一定次數(shù)的應(yīng)力循環(huán)后發(fā)生的斷裂。疲勞斷裂前一般無(wú)明顯的塑性變形。脆性斷裂無(wú)明顯塑性變形的突然斷裂，斷裂面一般垂直于最大正應(yīng)力方向。軸向拉伸與壓縮的破壞形式04軸向拉伸與壓縮的計(jì)算方法截面法的基本原理通過(guò)截取物體的某一部分，分析截面上的內(nèi)力，進(jìn)而求得軸力。截面法的應(yīng)用步驟確定研究對(duì)象，截取部分物體，分析截面上的內(nèi)力，建立平衡方程求解。軸力圖的繪制根據(jù)計(jì)算結(jié)果，繪制軸力圖，直觀表示軸力沿桿件的變化情況。截面法計(jì)算軸力03應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系根據(jù)胡克定律，應(yīng)力與應(yīng)變之間存在一定的比例關(guān)系，即應(yīng)力等于彈性模量乘以應(yīng)變。01應(yīng)力的概念及分類應(yīng)力是單位面積上的內(nèi)力，根據(jù)受力方向和截面方向的關(guān)系，可分為正應(yīng)力、切應(yīng)力等。02應(yīng)變的概念及分類應(yīng)變是物體在外力作用下產(chǎn)生的變形程度，可分為線應(yīng)變、切應(yīng)變等。應(yīng)力與應(yīng)變的計(jì)算拉伸與壓縮的強(qiáng)度條件為保證桿件在拉伸與壓縮時(shí)不發(fā)生破壞，必須滿足一定的強(qiáng)度條件，即桿件內(nèi)的最大工作應(yīng)力不超過(guò)材料的許用應(yīng)力。強(qiáng)度計(jì)算的基本步驟確定計(jì)算對(duì)象，分析受力情況，計(jì)算截面上的內(nèi)力，根據(jù)強(qiáng)度條件進(jìn)行校核或設(shè)計(jì)。提高強(qiáng)度的措施通過(guò)合理設(shè)計(jì)截面形狀、選擇高強(qiáng)度材料、減小應(yīng)力集中等措施，可以提高桿件的強(qiáng)度。軸向拉伸與壓縮的強(qiáng)度計(jì)算05軸向拉伸與壓縮的實(shí)驗(yàn)研究實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^(guò)實(shí)驗(yàn)研究軸向拉伸與壓縮過(guò)程中材料的力學(xué)性能和變形行為，為工程設(shè)計(jì)和材料選擇提供依據(jù)。實(shí)驗(yàn)原理在軸向拉伸與壓縮實(shí)驗(yàn)中，試樣受到沿其軸線方向的拉伸或壓縮載荷作用。通過(guò)測(cè)量試樣的變形和載荷，可以得到材料的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系、彈性模量、屈服強(qiáng)度、抗拉（壓）強(qiáng)度等力學(xué)性能指標(biāo)。實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c原理萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)、引伸計(jì)、載荷傳感器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等。實(shí)驗(yàn)設(shè)備按照實(shí)驗(yàn)要求準(zhǔn)備標(biāo)準(zhǔn)試樣，并進(jìn)行尺寸測(cè)量和記錄。1.準(zhǔn)備試樣將試樣安裝在試驗(yàn)機(jī)的夾頭中，確保試樣軸線與試驗(yàn)機(jī)軸線重合。2.安裝試樣實(shí)驗(yàn)設(shè)備與步驟3.安裝引伸計(jì)啟動(dòng)試驗(yàn)機(jī)，施加拉伸或壓縮載荷，同時(shí)記錄載荷和變形數(shù)據(jù)。4.開(kāi)始實(shí)驗(yàn)5.結(jié)束實(shí)驗(yàn)6.數(shù)據(jù)處理01020403對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和分析，得到材料的力學(xué)性能指標(biāo)。在試樣上安裝引伸計(jì)，用于測(cè)量試樣的變形。當(dāng)試樣斷裂或達(dá)到預(yù)定變形量時(shí)，停止實(shí)驗(yàn)，并卸載載荷。實(shí)驗(yàn)設(shè)備與步驟實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析與結(jié)論根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制應(yīng)力-應(yīng)變曲線，計(jì)算彈性模量、屈服強(qiáng)度、抗拉（壓）強(qiáng)度等力學(xué)性能指標(biāo)。結(jié)果分析通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，可以了解材料在軸向拉伸與壓縮過(guò)程中的力學(xué)性能和變形行為。例如，通過(guò)應(yīng)力-應(yīng)變曲線可以判斷材料的彈塑性性質(zhì)、屈服點(diǎn)和斷裂點(diǎn)等。實(shí)驗(yàn)結(jié)論根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析，可以得出關(guān)于材料軸向拉伸與壓縮性能的結(jié)論。這些結(jié)論可以為工程設(shè)計(jì)和材料選擇提供依據(jù)，指導(dǎo)實(shí)際工程應(yīng)用。數(shù)據(jù)處理06軸向拉伸與壓縮的工程應(yīng)用軸向拉伸與壓縮是工程中最常見(jiàn)的受力形式之一，廣泛存在于各種工程結(jié)構(gòu)和機(jī)械構(gòu)件中。研究軸向拉伸與壓縮對(duì)于合理設(shè)計(jì)工程結(jié)構(gòu)、確保工程安全具有重要意義。通過(guò)分析軸向拉伸與壓縮的受力特點(diǎn)和變形規(guī)律，可以為工程實(shí)踐提供理論指導(dǎo)和技術(shù)支持。軸向拉伸與壓縮在工程中的意義橋梁工程01橋梁的主梁、橋墩等構(gòu)件在受到車(chē)輛荷載、風(fēng)荷載等作用時(shí)，會(huì)產(chǎn)生軸向拉伸或壓縮變形。通過(guò)合理的設(shè)計(jì)和施工措施，可以確保橋梁的安全和穩(wěn)定性。建筑工程02高層建筑、大跨度屋蓋等結(jié)構(gòu)在受到重力、風(fēng)荷載、地震等作用時(shí)，會(huì)產(chǎn)生軸向拉伸或壓縮變形。通過(guò)結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)優(yōu)化，可以實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。機(jī)械工程03各種軸類、桿類構(gòu)件在受到外力作用時(shí)，會(huì)產(chǎn)生軸向拉伸或壓縮變形。通過(guò)材料力學(xué)分析和強(qiáng)度設(shè)計(jì)，可以確保機(jī)械構(gòu)件的承載能力和使用壽命。典型工程案例分析工程實(shí)踐中的注意事項(xiàng)在進(jìn)行軸向拉伸與壓縮分析時(shí)，需要考慮材料的力學(xué)性能和構(gòu)件的幾何形狀、尺寸等因