材料力学第2章 拉伸 压缩 剪切.ppt

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1、第二章拉伸、压缩与剪切§2.1轴向拉伸与压缩的概念和实例§2.2轴向拉伸或压缩时横截面上的内力和应力§2.3直杆轴向拉伸或压缩时斜截面上的应力§2.4材料拉伸时的力学性能§2.5材料压缩时的力学性能§2.6温度和时间对材料力学性能的影响§2.7失效、安全系数和强度计算§2.8轴向拉伸或压缩时的变形§2.9轴向拉伸或压缩的应变能§2.10拉伸、压缩超静定问题§2.11温度应力和装配应力§2.12应力集中的概念§2.13剪切和挤压的实用计算§2.1轴向拉伸与压缩的概念和实例拉、压杆的特点：1)外力

2、：外力合力作用线与轴线重合2)变形：沿轴线方向伸长或缩短FFFF§2.2轴向拉伸或压缩时横截面上的内力和应力1)内力、轴力图轴力(FN)：与轴线重合的内力。符号规则：拉“＋”，压“－”FFFNFFFNmmmmmmFN=F2）轴力图F1FN1F4FN3解：FN1=F1=2.5kN已知：F1=2.5kN，F2=2kN，F3=2kN，F4=1.5kN作轴力图。F1F4F3ABF2F1F2FN2F2+FN2-F1=0FN2=F1-F2=0.5kNFN3=-F4=-1.5kN2.50.51.5FN/kN

3、x已知：F1=2.5kN，F2=2kN，F3=2kN，F4=1.5kN作轴力图。F1F4F3ACBF2解：FN1=F1=2.5kNFN2=F1-F2=0.5kNFN3=-F4=-1.5kN2.50.51.5FN/kNx3)应力FF变形均匀应力均匀A=FN圣维南原理力作用的不同分布方式，只影响力作用局部范围的应力分布；影响区的轴向范围约离杆端约1个杆的横向尺寸。§2.3直杆轴向拉伸或压缩时斜截面上的应力FpFFFp可解决三类问题：1)强度校核：σ=FN/A<[σ]2)结构设

4、计：A>FN/[σ]3)许可载荷：FN<[σ]A30o45oABFC杆系结构如图所示，已知杆AB、AC材料相同，[σ]=160MPa，横截面面积为：A=100mm2，试确定许可载荷F。例：A30o45oFN1FN2F杆系结构如图所示，已知杆AB、AC材料相同，[σ]=160MPa，载荷F=20kN，试设计杆的横截面面积。例：30o45oABFCA30o45oFN1FN2F杆系结构如图所示，已知杆AB、AC材料相同，[σ]=160MPa，载荷F=20kN，横截面面积均为100mm2，试校核强度。例

5、：30o45oABFCA30o45oFN1FN2F安全例：图示桁架，二杆的横截面积均为A=100mm2，受集中载荷F作用，已知杆1、2的[t]＝200MPa，[c]＝150MPa，试计算许用载荷[F]杆1：拉杆2：压许用载荷：FBFN1FN2WFNWF已知：AB：D=105mm，d=95mm钢索：d1=25mm，[]=60MPa求：[W]=?45o30oWABFx=W+F-FNcos15o+Wsin30o=0解：Fy=FNsin15o-Wcos30o=0xyFN=Wcos30o/si

6、n15o=3.35WF=1.74WAB杆：FN[]AW[]A/3.35=28.1kN钢索：F[]A1W[]A1/1.74=17kN[W]=17kNPaABCAB为刚性杆，试设计BC杆及角度，使重量最轻。若AB杆与BC杆材料相同，设计结构。作业2－14F5F6F2F2F试绘出轴力图：123FABC45o各杆截面面积均为A，许用应力均为[]，求许可载荷[F]。§2.4材料拉伸时的力学性能1)标准试件圆形试件：矩形试件：FF2)低碳钢拉伸时的力学性能lF——胡克定律E：弹性

7、模量单位：（MPa)e：弹性应变，p：塑性应变。ep2.屈服阶段：屈服极限σs3.强化阶段：强度极限σb伸长率：δ=(l1-l)/l×100%6.卸载及冷作硬化1.弹性阶段：比例极限σp弹性极限σe4.局部变形阶段:5.塑性指标：断面收缩率：ψ=(A-A1)/A×100%3)其它塑性材料拉伸时的力学性能：名义屈服应力：σ0.2强度高：刚度大：塑性好：σb大E大破坏前变形大ε/%σ/MPa时的应力>5%：塑性材料<5%：脆性材料4)铸铁拉伸时的力学性能：强度极限σb是唯一强度指标§2.

8、5材料压缩时的力学性能金属试件：圆柱体：h=(1.5~3)d低碳钢：压成饼铸铁：沿45º-55º断裂混凝土、石料：立方体σby=(4~5)σbl§2.6温度和时间对材料力学性能的影响§2.7失效、安全系数和强度计算极限应力：σs许用应力：强度条件：σb断裂屈服失效形式：脆性材料塑性材料安全系数的确定1)材质情况2)载荷情况3)计算精度4)零件工作情况5)对自重的要求例2某拉伸试验机的结构示意图如图所示，试验机的CD杆与试件AB材料相同，其σp=200MPa，σs=240MPa，σb=400MP