轴向拉伸压缩与剪切ppt课件.ppt

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1、第7章轴向拉伸、压缩与剪切●7.1轴向拉伸与压缩的概念和实例●7.2拉(压)杆件的内力●7.2.1轴力●7.2.2轴力的计算●7.2.3轴力图●7.3拉(压)杆的应力●7.3.1横截面上的应力●7.3.2斜截面上的应力●7.3.3圣维南原理●7.3.4应力集中●7.4材料在拉伸与压缩时的力学性能●7.4.1材料在拉伸时的力学性能●7.4.2材料在压缩时的力学性能●7.4.3温度对材料力学性能的影响●7.5许用应力与强度计算●7.5.1许用应力●7.5.2强度计算●7.6拉(压)杆的变形与位移●7.6.1轴向变形与胡克定律●7.6.2横向变形与泊松比●7.6.3位移●7.7简单

2、拉压静不定问题●7.8剪切和挤压的实用计算●7.8.1剪切的实用计算●7.8.2挤压的实用计算●小结●思考题●习题●7.1轴向拉伸与压缩的概念和实例在工程实际中，许多构件受到轴向拉伸与压缩的作用。如图7.1所示，液压机传动机构中的活塞杆在油压和工作阻力作用下，起重钢索在起吊重物时，都承受拉伸；千斤顶的螺杆在顶起重物时，则承受压缩。上述这些杆件受力的特点是：杆件受到一对等值、反向、作用线与轴线重合的外力作用。其变形特点是：杆件沿轴线方向伸长或缩短。这种变形形式称为轴向拉伸与压缩，这类杆件称为拉压杆。●7.2拉(压)杆件的内力●7.2.1轴力物体未受外力作用时，其内部各质点之间就

3、存在着相互作用的力，以保持物体各部分间的相互联系和原有形状。若物体受到外力作用而发生变形，其内部各部分之间因相对位置改变而引起的相互作用力的改变量，即因外力引起的附加相互作用力，称为附加内力，简称内力。由于物体是均匀连续的，因此在物体内部相邻部分之间相互作用的内力，实际上是一个连续分布的内力系，而内力就是这分布内力系的合成(力或力偶)。这种内力随外力增大而增大，到达某一限度时就会引起构件破坏。所以，内力与构件的强度密切相关。由于内力是受力物体内相邻部分之间的相互作用力。为了显示内力，如图7.2所示，设一等直杆在两端受轴向拉力FP的作用下处于平衡，欲求杆件任一横截面m—m上的内

4、力[图7.2(a)]。为此沿横截面m—m假想地把杆件截分成两部分，任取一部分(如左半部分)，弃去另一部分(如右半部分)，并将弃去部分对留下部分的作用以截面上的分布内力系来代替，用FN表示这一分布内力系的合力，且内力FN为左半部分的外力[图7.2(b)]。由于整个杆件处于平衡状态，故左半部分也应平衡，由其平衡方程，得即FN就是杆件任一截面m—m上的内力。因为外力FP的作用线与杆件轴线重合，内力系的合力FN的作用线也必然与杆件的轴线重合，所以FN称为轴力。若取右半部分作研究对象，则由作用与反作用原理可知，右半部分在m—m截面上的轴力与前述左半部分m—m截面上的轴力数值相等而指向相

5、反[图7.2(c)]，且由右半部分的平衡方程也可得到FN＝FP。轴力可为拉力也可为压力，为了表示轴力的方向，区别两种变形，对轴力正负号规定如下：当轴力方向与截面的外法线方向一致时，杆件受拉，轴力为正；反之，轴力为负。计算轴力时均按正向假设，若得负号则表明杆件受压。采用这一符号规定，上述所求轴力大小及正负号无论取左半部分还是右半部分结果都是一样。●7.2.2轴力的计算轴力的计算可用截面法。上述用截面假想地把杆件分成两部分，以显示并确定内力的方法就称为截面法。它是求内力的一般方法，也是材料力学中的基本方法之一。从上述轴力分析得知，截面法可归纳为以下三个步骤：(1)在需求内力的截面

6、处，假想地用该截面将杆件截分成两部分。(2)截开面处的一部分对另一部分的作用力以内力代替。(3)选取任一部分作为研究对象，建立该分离体的平衡方程，解出内力。【例7.1】活塞在F1、F2和F3作用下处于平衡状态。设F1＝60kN，F2＝35kN，F3＝25kN，试求指定截面上的轴力。解：(1)求1—1截面上的轴力。①取研究对象。为了显示1—1截面上的轴力，并使轴力成为作用于研究对象上的外力，假想沿1—1截面将活塞分为两部分，取其任一部分为研究对象。现取左段为研究对象。②画受力图。由于研究对象处于平衡状态，所以1—1截面的内力FN1与F1共线，并组成平衡的共线力系[图7.3(b)

7、]。③列平衡方程。得kN(压力)(2)求2—2截面得内力。取2—2截面右段为研究对象，并画其受力图[图7.3(c)]。由平衡方程，得kN(压力)●7.2.3轴力图为了形象地表示轴力沿杆件轴线的变化情况，常取平行于杆轴线的坐标表示杆横截面的位置，垂直于杆轴线的坐标表示相应截面上轴力的大小，正的轴力(拉力)画在横轴上方，负的轴力(压力)画在横轴下方。这样绘出的轴力沿杆轴线变化的函数图像，称为轴力图。关于轴力图的绘制，下面用例题来说明。【例7.2】一等直杆受力情况如图7.4(a)所示。试作杆的轴力图。解：(1