工程力学 第十五讲new

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1、授课教案课程名称：工程力学基础编制日期：授课日期第周星期第周星期第周星期第周星期章节及课题：§1.2材料拉伸时的力学性能§1.3变形与强度计算教学目的：1、了解材料拉伸的主要力学性能（各指标的含义）；2、掌握变形与强度的计算方法重点与难点：变形与强度的计算方法教具准备：教学内容及教学过程§1.2材料拉伸时的力学性能力学性能（机械性能）：在外力作用下，材料在变形、破坏等方面表现出料的特性。一般进行常温静载试验。一、低碳钢拉伸时的力学性能（一）实验简介：1、实验材料：低碳钢？含碳量0.25%的碳钢2、实验过程简洁：在试验机上夹

2、持缓慢加载缩颈直至拉断为止图示简介：横坐标应变；纵坐标应力，这样得到一个线图，表示出被实验材料的应力与应变的关系，得到图示2-7的线图。班级装订线教师：专业主任：第5页共5页3、图示简介：横坐标应变；纵坐标应力，这样得到一个线图，表示出被实验材料的应力与应变的关系，得到图示2-7的线图。（二）图示分析将实验线图画在黑板上，再讲解。根据实验和图示的结果，可以将材料的拉伸过程分成以下几个阶段：1、弹性阶段lOa段：，线图为一直线，可将该式写成a点对应的应力为，称为比例极限。lAb段超过a点以后，不再是线性关系，但解除拉应力后变

3、形将完全消失。故b点所对应的应力是材料只出现弹性变形的极限值，称为弹性极限，用表示。————由于a、b两点的距离非常接近，即相差不大，在工程计算中可以或忽略其区别。————引出塑性变形和弹性变形。2、屈服阶段l屈服或流动现象简介应变有明显的增加，而应力先是下降，而后在很小的范围内波动，在线图上表现为一接近水平的小锯齿形线段。这种应力先是下降然后保持基本不变，而应变显著增加的现象，称为屈服或流动。l上、下极限上极限一般不太稳定：与试件的形状、加载速度等相关下极限比较稳定：能够反映材料的性质，故通常将下极限成为材料的屈服极限或

4、流动极限，用表示。l试样的表征：如图2.8所示，并作简单介绍。第5页共5页1、强化阶段达到屈服极限后，要继续增加变形又必须增加拉力，低碳钢又恢复了抵抗变形的能力。这应阶段称为强化阶段。最高顶点b对应的应力为，称为材料的强度极限，使材料的一项非常重要的指标。2、局部变形阶段达到强度极限后，试样在某一局部范围内横向截面尺寸突然缩小，形成缩颈现象。由于承载的截面积减少，所能承受的拉力的能力减小，导致试样很快被拉断，即图上的f点。3、伸长率和断面收缩率l伸长率（延伸率）材料分类l截面收缩率————上述两个指标是衡量材料属性的重要指

5、标。4、卸载与硬化l卸载如果从d点卸载（缓慢解除载荷），发现应力和应变在卸载过程中按照直线规律变化，称为写在定律。请同学们思考：材料为什么不沿着最初的加载曲线返回到o点？从中可以得出什么启示？l硬化常温下预拉材料至强化阶段后卸载，当再次加载时，可以使比例极限提高，但降低了塑性，这种现象称为冷作硬化。————冷作硬化在实际中的应用：简单举例予以说明。一、其他塑性材料拉伸时的力学性能对照教材P23图2.10予以简单介绍。第5页共5页对于没有明显屈服极限的塑性材料，可以把产生0.2%塑性变形对应的应力，称作屈服指标，用来表示。一

6、、铸铁拉伸时的力学性能对照教材P24图2.12予以简单介绍。二、材料压缩时的力学性能1、低碳钢的压缩试验（见图2.13）2、铸铁的压缩试验（见图2.14）§1.3变形与强度计算一、失效、安全系数和强度计算1、失效脆性材料：突然断裂塑性材料：过大的塑性变形或断裂以上都属于失效，但对于不同的实际情况，失效并非都属于强度问题，如a)机床的主轴b)压杆的失稳c)工作环境：如腐蚀、高温等等等……2、安全系数材料力学中着重考虑强度问题：l脆性材料以断裂为主要失效形式，应力强度极限为；l塑性材料l许用应力许用应力，式中为应力（根据不同的

7、失效形式去不同的强度极限），n为安全系数，且。l影响n的主要因素第5页共5页n材料因素：均匀程度，质地好坏，是塑性材料或脆性材料等n载荷情况：载荷计算是否准确，载荷的性质等n构件简化过程的合理程度和计算方法的精确程度；n构件在设备中的重要性n对设备自重、寿命和机动性的要求等1、强度计算计算准则：例题1已知铝丝钢丝求许用载荷解：设铝丝和钢丝的张力分别为，则由C点受力图（见图）可得强渡条件如下铝丝：钢丝：比较，则第5页共5页