第二章 轴向拉压应力与材料力学性能(下)ppt课件.ppt

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1、2.6失效•许用应力•强度条件失效形式：脆断，塑性屈服，(疲劳破坏)IronCompress颈缩现象SteelTensionFatigue许用应力拉压杆件的应力最大正应力发生在横截面最大剪应力发生在与轴线夹角为450的斜截面对于具体的材料，材料所能承受的最大应力是有限度的，不能超过某一确定值。应力超过此值，材料就要破坏应力的极值与杆间的破坏形式有密切关系许用应力极限应力:材料所能承受的最大应力----u塑性材料u=s（屈服极限）或u=p0.2没有明显屈服现象的材料)脆性材料u=b（强度极限）工作应力：分析计算所得构件之应力设计准则：工作应力<=极限应力安全否？安全系

2、数：①外截的准确性②理论的近似性③制造工艺引起材料力学性能分散性许用应力设n>1，称为安全系数许用应力定义为安全系数的确定要依据构件的材料和功能而定（见相应的规范设计要求），本质上讲，它是一个与材料无关的量安全系数安全系数塑性材料n=ns=1.5~2.2脆性材料n=nb=3~5强度条件最大工作应力<=许用应力强度问题轴向拉（压）的杆件，有应用这一条件可以解决强度计算问题涉及强度计算的问题有三类强度问题校核强度根据已知的轴力FN及横截面面积A，计算出最大的工作应力smax，并和给定的许用应力[s]相比较，从而判断杆件是否安全可靠，是否具有足够的强度。即判断下列条件是否成立强度问题设

3、计截面根据已知的轴力FN及许用应力[s]，计算出所要求的最小横截面面积A，再进一步确定截面尺寸。即主要应用公式强度问题确定许用载荷根据已知的材料的许用应力[s]和杆件的横截面尺寸，利用强度公式确定杆件(或结构)的最大许用载荷Nmax工程许可强度问题例图示支架由两根直杆铰接而成，杆AB和杆AC间的夹角a=30o，两杆的横截面积均为100mm2，材料相同。它们的许用拉应力[st]=200MPa，许用压应力[sc]=150MPa。试求支架在A点处所能承受的许用载荷（AC杆受压失稳的因素不考虑)强度问题解①受力分析(变形前位置)N2xFN1FFy强度问题②强度分析有拉杆AB:强度问题压杆

4、AC，由因此，为保证安全，支架的许用载荷应为两个数值中较小者，即Fmax=8.66kN有强度问题例等截面直杆的容重为g，端部受集中力P的作用，设其横截面面积为A，长度为l，弹性模量为E，许用应力为[s]。分析杆的最小面积。lPg强度问题FNPg解如图建立坐标系，利用截面法得在x处的轴力为可见，危险截面在杆的顶端，该截面上的轴力为xlPgox强度问题根据强度公式有PFNgxo问题：当外荷载P=0时，情况如何？当gl与材料的[s]相比很小时，杆的自重可以忽略不计。强度问题lFhABDCq例AC为刚梁，BD为支撑杆，载荷F可沿梁AC水平移动，几何尺寸见图，问为使撑杆BD的重量最轻，斜撑

5、杆BD与刚梁AC的夹角q应取何值？F的位置未定结构的优化设计设计要求：重量最轻强度问题解如图建立坐标系，设斜撑杆BD的轴力为FN，则当载荷F作用在x处时，利用MA=0得当x=l时，轴力FN最大，其值为xFABCqFN刚性杆为研究对象lFhABDCq强度问题得斜撑杆BD的体积满足设斜撑杆BD截面面积为A，由强度条件xFABCqFN刚性杆为研究对象lFhABDCq强度问题当q=450时，斜撑杆BD的体积的最小值为xFABCqFN刚性杆为研究对象lFhABDCq当sin2q=1时，体积可取到最小值。设计要求：重量最轻，体积最小2.7连接部分的强度计算剪切挤压概念及实例当杆件受到两个大

6、小相等、方向相反的横向力F作用时，如果这两个力的作用线彼此很靠近，即两作用线的间距比杆的横向尺寸小的很多时，杆的主要变形为相邻横截面发生相对错动——这种变形称为剪切变形aFF概念及实例随着横向力F的逐渐增加，杆件左、右两部分的相对错动也随着增加。直到最后截面mm被剪断。这种破坏方式称为剪切破坏截面mm称为受剪面实际工程中，许多联接如键、销、铆钉、螺栓等都主要受到剪切作用概念及实例工程实例概念及实例剪切实用计算以铆钉联接为例说明各种接件的剪切强度的计算方法铆钉在工作时，其两侧受到等值反向的挤压力F的作用，他们相距很小当力F增大到一定值时，铆钉将沿受剪面被间断FSFS剪切实用计算利用

7、截面法，将铆钉沿受剪面假想的截开，则截面上必有内力FS，称之为剪力。并且FS=F实际剪切面应力分布比较复杂实际计算中，假定切应力在受剪面上均匀分布。如果截面面积为A，则名义切应力为FSdh剪切实用计算设材料的许用切应力为[t]，为保证铆钉安全工作，名义切应力t应满足许用切应力[t]可表示为tb为材料的名义剪切强度极限，n为安全系数FSdh剪切分析Key:受剪面的确定电瓶车挂钩插销双剪切剪切分析Key:受剪面的确定冲床挤压实用计算1.概念挤压：两构件接触且有力传递时，就会产生挤压挤