第二章 金属的力学性能ppt课件.ppt

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1、第一篇力学基础第一章刚体受力分析第二章金属力学性能第三章受拉构件的强度计算与受剪切构建的使用计算第四章直梁的弯曲第五章圆轴的扭转1弹性体的变形与内力2材料的力学性能3本章小结第二章金属的力学性能第一节弹性体的变形与内力一、变形和内力材料的变形通常可分为两种：弹性变形：载荷解除后变形随之消失的变形。塑性变形：载荷解除后变形不能消失的变形。工程中的构件，在正常使用状态下，一般不允许出现塑性变形。材料力学研究的主要是弹性变形。内力：物体因受外力而变形(弹性)，其内部各质点(原子)之间因相对位置改变而引起的相互作用力(附加内力)第一节弹性体的变形与内

2、力1）轴向拉伸或压缩2）剪切3）扭转4）弯曲AABBBCC杆件的几种基本变形形式B第一节弹性体的变形与内力杆件在拉伸或压缩时，其长度将发生改变，若杆件原长为l，受轴向拉伸后其长度变为l1，△l＝l1-l称为绝对伸长量。绝对伸长量只反映杆的总变形量，但不能说明杆的变形程度。1.绝对伸长量△l第一节弹性体的变形与内力2.线应变当杆是均匀变形的，可以用单位长度杆的伸长（或缩短）值来度量杆的线变形程度。线应变（相对伸长）线应变是无因次量，杆受拉伸伸长时规定为正值，杆受压缩短时定为负值。当杆不均匀变形的，分为无数小段，并取极限：xzΔxAByΔx+Δδ

3、xAB'x第一节弹性体的变形与内力三、直杆受拉（受压）时的内力杆的变形：轴向伸长或缩短轴向拉压：直杆沿轴线受到一对大小相等方向相反的力作用。轴力：直杆受拉（压）时产生的内力1.轴力第一节弹性体的变形与内力2.轴力的计算②代替：任半个杆件作为研究对象PPmm②弃、代PS´mm③平衡或假设截面轴力PmmS轴力PPPPP①截开截面法求内力的基本步骤：①截开：将杆件沿假想的截面切开。③平衡：对此半个杆件建立平衡方程，求未知内力。第一节弹性体的变形与内力拉伸变形产生的轴力取正值（拉为正）压缩变形产生的轴力取负值（压为负）即离开截面为正，指向截面为负。2

4、.轴力的计算截面法求轴力法则：受轴向外力作用的的直杆，其任意截面上的轴力，在数值上等于该截面一侧（任意一侧）所有轴向外力的代数和。背向该截面的外力取正值，指向该截面的外力取负值。S>0SSS<0SS轴力的符号规定：第一节弹性体的变形与内力PPQ'mmF解：作用在m-m截面上的轴力Sm=P-F（右侧）或Sm=P+Q’（左侧）例1：求截面m-m上的轴力轴力图：表示轴力沿截面位置（杆长）变化的图第一节弹性体的变形与内力解：ABCDPAPBPCPDO例2图示杆的A、B、C、D点分别作用着大小为5P、8P、4P、P的力，方向如图，试画出杆的轴力图。AB

5、段轴力BC段轴力CD段轴力OA段轴力第一节弹性体的变形与内力四、受拉（受压）直杆的应力1.应力1）问题提出：PPPP内力大小不能衡量构件强度的大小强度取决于内力在截面分布集度，即单位面积上的内力应力第一节弹性体的变形与内力PAM①平均应力（内力在截面上均匀分布）②全应力（总应力）：2）应力的表示工程构件，大多数情形下，内力并非均匀分布。应力单位：Pa=N/m2MPa=106N/m2，工程上常用MPa第一节弹性体的变形与内力内力在截面上未必均布，也未必与截面垂直，应力可分解为：③全应力分解pM正应力(NormalStress)（法向应

6、力）σ：垂直于截面的应力剪应力(ShearStress)τ：沿截面切线方向的应力分量第一节弹性体的变形与内力2.受拉直杆横截面上的正应力FFacbda'c'b'd'沿中心轴线受拉（压）直杆，其横截面上的内力沿截面均匀分布（横截面上各点的内力相等），截面上各点的应力相等：S：轴力A：截面积第一节弹性体的变形与内力f20f10f302kN4kN6kN3kN113322例求各个截面应力解：第一节弹性体的变形与内力3.受拉直杆斜截面上的应力PPmm为了考察斜截面上的应力，仍然利用截面法，即假想地用截面m-m将杆分成两部分。并将右半部分去掉。该截面的外

7、法线用n表示，法线与轴线的夹角为：αα杆内各纵向纤维变形相同，斜截面应力pa为均匀分布。pα设杆的横截面面积为A，A则斜截面面积为：轴力斜截面上与轴线平行的应力n第一节弹性体的变形与内力轴向应力不垂直于斜截面，可分解为正应力（垂直于斜截面）和剪应力（平行于斜截面）：斜截面上的轴向应力apasata由上可知：受拉（压）直杆内，最大正应力位于杆的横截面内；最大剪应力位于杆的45°和135°斜截面内。第一节弹性体的变形与内力正应力和剪应力的效应：FFmm'kk'正应力所起的作用是要把两个相邻截面拉开；剪应力所起的作用是使两个相邻的斜截面有产生相对错

8、动的趋势。1弹性体的变形与内力2材料的力学性能3本章小结第二章金属的力学性能第二节材料的力学性能力学性能材料在外力（或外加能量）作用下抵抗外力所表现的行为，包括变形