拉伸压缩剪切与扭转.ppt

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1、学习情境拉伸、压缩与剪切能力目标：能够初步树立运用材料力学分析工程问题的意识；能够对轴向拉(压)构件进行承载能力设计。轴向拉压的工程实例拉压杆环节一、提出工作任务任务一：一阶梯杆如图所示，AB段横截面积为：A1=100mm2，BC段横截面面积为A2=180mm2，(1)画轴力图；（2）求各段杆横截面上的正应力。任务二：图示支架，在B点处受载荷F作用，杆AB、BC分别是木杆和钢杆，木杆AB的横截面面积A1=104mm2，许用应力[σ1]=7MPa;钢杆BC的横截面积A2=600mm2，许用应力[σ2]=160MPa。求支架的许可载荷[F]。环节二、资讯1一、材料力学的任务及杆件变形的基本

2、形式保证具有足够的强度、刚度和稳定性。强度——构件在外载作用下，具有足够的抵抗断裂破坏的能力。例如：储气罐不应爆破；机器中齿轮轴不应断裂失效等。刚度——构件在外载作用下，具有足够的抵抗变形的能力。如机床主轴变形不应过大，否则影响加工精度。稳定性——某些构件在特定外载，如压力作用下，具有足够的保持其原有平衡状态的能力。例如千斤顶的螺杆等。1、构件的承载能力对构件在荷载作用下正常工作的要求:Ⅰ.具有足够的强度——强度:指构件在荷载作用下抵抗破坏(断裂)的能力，不发生意外断裂或显著的塑性变形。FFaFF钢筋b荷载未作用时塑形变形示例荷载作用下F荷载去除后Ⅱ.具有足够的刚度——指构件在荷载作用下

3、抵抗变形的能力，保证构件的（弹性）变形不超过工程允许范围。荷载未作用时荷载去除后荷载作用下FⅢ.具有足够的稳定性要求——指构件在荷载作用下保持原有的直线平衡形式的能力，不丧失稳定。第一章绪论及基本概念在满足构件既安全又经济的前提下，为构件选择合适的材料，设计合理的截面形状和尺寸，提供必要的理论基础和实用的计算方法。研究对象可变形固体假设材料的各向同性假设材料的均匀连续性假设弹性小变形条件3、材料力学的基本假设材料力学的任务环节二、资讯14、杆件变形的基本形式轴向拉伸（压缩）、剪切、扭转与弯曲。（a）轴向拉压（b）剪切（c）扭转（d）弯曲二、轴向拉（压）的工程实例与力学模型1、工程实例图示

4、支架中，杆AB、BC铰接于B点，在B铰处悬吊重G的物体。2、力学模型外力（或外力的合力）沿杆件轴线作用；沿杆件轴向伸长（或缩短）。轴向拉伸或压缩内力的概念由外力引起杆件内部材料物质间相互作用力的改变量，称为内力。拉（压）杆的内力FFNFF´N—轴力FN∑Fx=0：FN-F=0FN=F1、轴向拉（压）时横截面内力三、轴向拉（压）时横截面的内力与应力截面法结论1：轴力图FFNFF´N以上求内力的方法称为截面法。两外力作用点之间各个截面的轴力相等。描出的轴力随截面位置的关系曲线称为轴力图。FNxF拉为正，压为负例1如图所示等截面直杆，受轴向外力F1=15kN，F2=10kN。求杆件1-1，2-

5、2截面的轴力，并画出轴力图。解：求外力FR=F1-F2=5kN1)求轴力∑Fx=0FN1+FR=0FN1=-FR=-5kN∑Fx=0FN2+FR-F1=0FN2=-FR+F1=10kN2)画轴力图结论2：杆件任意截面的轴力FN，等于截面一侧(左段或右段)杆上所有外力的代数和。FNx-5kN10kN解：1.求轴力2.画轴力图例2已知杆件作用力如图示，F1=8kN，F2=20kN，F3=8kN，F4=4kN，求轴力，并画轴力图。AC段FN1=F1=8kNCD段FN2=F1–F2=8-20=-12kNDB段FN3=F1–F2+F3=8-20+8=-4kN3.轴力图简便画法外力作用点处，轴力图有

6、突变，突变幅值等于力的大小；无外力作用杆长上，轴力图保持突变后的常量。画图时，从左到右，力向右往下画，力向左往上画。判断杆件是否破坏的依据是不是内力的大小？应力的概念应力—内力在截面上的集度。应力的单位简称帕，记作Pa，即1N/m2=1Pa。常用工程单位换算：即1N/mm2=1MPa。FFb´a´c´d´受载后拉（压）杆横截面上的应力实验观察：受载前bacdnmmn2、拉（压）杆横截面上的应力不是，而是取决于内力在截面上分布的密集程度。一、应力的概念内力在截面上是连续分布的。内力在截面上各点分布的强弱或密集程度，即单位面积上的内力称为应力。pM垂直于截面的应力称为“正应力”位于截面内

7、的应力称为“剪应力”内力在截面上是连续分布的。内力在截面上各点分布的强弱或密集程度，即单位面积上的内力称为应力。应力类型typesofstress平面假设—假设横截面在变形中始终保持为平面。FFFb´a´c´d´nmmn应力公式其正应力分布公式为：由均匀连续性假设可推知，横截面上各纵向纤维变形相同，受力也相同，即轴力在截面上是垂直均匀分布的。环节三、小组讨论—完成任务1任务一：一阶梯杆如图所示，AB段横截面积为：A1=100mm2