材料力学-2-拉伸与压缩杆件的应力变形分析与强度计算.ppt

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1、Saturday,July31,2021课堂教学软件(2)NanjingUniversityofTechnology材料力学第2章拉伸与压缩杆件的应力变形分析与强度计算材料力学拉伸和压缩是杆件基本受力与变形形式中最简单的一种，所涉及的一些基本原理与方法比较简单，但在材料力学中却有一定的普遍意义。本章主要介绍杆件承受拉伸和压缩的基本问题，包括：内力、应力、变形；材料在拉伸和压缩时的力学性能以及强度设计。本章的目的是使读者对弹性静力学有一个初步的、比较全面的了解。第2章拉伸与压缩杆件的应力变形分析与强度计算承受轴向载荷的拉（压）杆在工程中的应用非常广泛。一些机器和结构中所用的各种紧固螺栓，在紧固

2、时，要对螺栓施加预紧力，螺栓承受轴向拉力，将发生伸长变形。第2章拉伸与压缩杆件的应力变形分析与强度计算承受轴向载荷的拉（压）杆在工程中的应用非常广泛。由汽缸、活塞、连杆所组成的机构中，不仅连接汽缸缸体和汽缸盖的螺栓承受轴向拉力，带动活塞运动的连杆由于两端都是铰链约束，因而也是承受轴向载荷的杆件。第2章拉伸与压缩杆件的应力变形分析与强度计算此外，起吊重物的钢索、桥梁桁架结构中的杆件等，也都是承受拉伸或压缩的杆件。第2章拉伸与压缩杆件的应力变形分析与强度计算第2章拉伸与压缩杆件的应力变形分析与强度计算斜拉桥承受拉力的钢缆第2章拉伸与压缩杆件的应力变形分析与强度计算第2章拉伸与压缩杆件的应力变形分

3、析与强度计算轴力与轴力图拉、压杆件的强度设计拉、压杆件的变形分析结论与讨论拉、压杆件横截面上的应力拉伸与压缩时材料的力学性能第2章拉伸与压缩杆件的应力变形分析与强度计算轴力与轴力图第2章拉伸与压缩杆件的应力变形分析与强度计算+当所有外力均沿杆的轴线方向作用时，杆的横截面上只有沿轴线方向的一个内力分量，这个内力分量称为“轴力”（normalforce）用FN表示。表示轴力沿杆轴线方向变化的图形，称为轴力图（diagramofnormalforces）。为了绘制轴力图，杆件上同一处两侧横截面上的轴力必须具有相同的正负号。因此，约定使杆件受拉的轴力为正，受压的轴力为负。FNFN－轴

4、力与轴力图第2章拉伸与压缩杆件的应力变形分析与强度计算绘制轴力图的方法与步骤如下：其次，根据杆件上作用的载荷以及约束力，轴力图的分段点：在有集中力作用处即为轴力图的分段点；第三，应用截面法，用假想截面从控制面处将杆件截开，在截开的截面上，画出未知轴力，并假设为正方向；对截开的部分杆件建立平衡方程，确定轴力的大小与正负：产生拉伸变形的轴力为正，产生压缩变形的轴力为负；最后，建立FN－x坐标系，将所求得的轴力值标在坐标系中，画出轴力图。首先，确定作用在杆件上的外载荷与约束力；轴力与轴力图第2章拉伸与压缩杆件的应力变形分析与强度计算CAB直杆A端固定，在B、C两处作用有集中载荷F1和F2，其中F

5、1＝5kN，F2＝10kN。F1F2ll试画出：杆件的轴力图。例题1轴力与轴力图第2章拉伸与压缩杆件的应力变形分析与强度计算CABF1F2llCABllF1F2FA解：1.确定A处的约束力A处虽然是固定端约束，但由于杆件只有轴向载荷作用，所以只有一个轴向的约束力FA。求得FA＝5kN由平衡方程轴力与轴力图第2章拉伸与压缩杆件的应力变形分析与强度计算解：2.确定控制面3.应用截面法求控制面上的轴力用假想截面分别从控制面A、B'、B"、C处将杆截开，假设横截面上的轴力均为正方向（拉力），并考察截开后下面部分的平衡。CABF1F2llCABllF1F2FA在集中载荷F2、约束力FA作用处的A、

6、C截面，以及集中载荷F1作用点B处的上、下两侧横截面都是控制面。B"B'轴力与轴力图第2章拉伸与压缩杆件的应力变形分析与强度计算3.应用截面法求控制面上的轴力用假想截面分别从控制面A、B'、B"、C处将杆截开，假设横截面上的轴力均为正方向（拉力），并考察截开后下面部分的平衡，求得各截面上的轴力：CABllF1F2FAB"B'CABllF1F2FNA轴力与轴力图第2章拉伸与压缩杆件的应力变形分析与强度计算3.应用截面法求控制面上的轴力用假想截面分别从控制面A、B'、B"、C处将杆截开，假设横截面上的轴力均为正方向（拉力），并考察截开后下面部分的平衡，求得各截面上的轴力：CABllF1F2F

7、AB"B'CBlF1F2B"FNB''轴力与轴力图第2章拉伸与压缩杆件的应力变形分析与强度计算3.应用截面法求控制面上的轴力用假想截面分别从控制面A、B'、B"、C处将杆截开，假设横截面上的轴力均为正方向（拉力），并考察截开后下面部分的平衡，求得各截面上的轴力：CABllF1F2FAB"B'FNB'ClF2B'轴力与轴力图第2章拉伸与压缩杆件的应力变形分析与强度计算3.应用截面法求控制面上的轴力用假想截面