材料力学第二章ppt课件.ppt

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1、材料力学王现成主讲二○一一年二月邱棣华主编第二章轴向拉伸与压缩（2）§2-5材料拉压时的力学性能§2-6拉压杆的强度§2-7简单拉压超静定问题§2-4拉压杆的变形杆件在轴向拉压时：沿轴线方向产生伸长或缩短——纵向变形横向尺寸也相应地发生改变——横向变形§2-4轴向拉伸或压缩时的变形1、纵向变形xyCOAB△xz线应变:当杆沿长度非均匀变形时ACB△x△δx绝对变形受力物体变形时，一点处沿某一方向微小线段的相对变形当杆沿长度均匀变形时纵向线应变(无量纲)实验表明：在材料的线弹性范围内，△L与外力F和杆长L成正比，与横截面面积A成反比。胡克定律

2、在材料的线弹性范围内，正应力与线应变呈正比关系。：拉抗（压）刚度当拉（压）杆有两个以上的外力作用时，需要先画出轴力图，然后分段计算各段的变形，各段变形的代数和即为杆的总伸长量。在计算ΔL的L长度内，FN,E,A均为常数。2、横向变形横向线应变△b=b1－b泊松比bb1例一阶梯状钢杆受力如图，已知AB段的横截面面积A1=400mm2，BC段的横截面面积A2=250mm2,材料的弹性模量E=210GPa。试求：AB、BC段的伸长量和杆的总伸长量。F=40kNCBAB'C'解：由静力平衡知，AB、BC两段的轴力均为l1=300l2=200故故F=

3、40kNCBAB'C'l1=300l2=200AC杆的总伸长F=40kNCBAB'C'1.试验条件（1）常温:室内温度（2）静载:以缓慢平稳的方式加载（3）标准试件：采用国家标准（GB228—2002)统一规定的试件先在试样中间等直部分上划两条横线这一段杆称为标距l。l=10d或l=5d称为10倍试件或5倍试件。一：材料拉伸试验的基本要求力学性能：材料在外力作用下表现的有关强度、变形方面的特性。§2-5材料拉伸、压缩时的力学性能dhh=1.5--3.0d2.试验设备（1）微机控制电子万能试验机（2）游标卡尺二、低碳钢（塑性材料）的拉伸试验四

4、个阶段：荷载伸长量(1)——弹性阶段(2)——屈服阶段(3)——强化阶段(4)——局部变形阶段拉伸图为了消除掉试件尺寸的影响，将试件拉伸图转变为材料的应力——应力应变曲线图。图中：A—原始横截面面积—名义应力l—原始标距—名义应变拉伸过程四个阶段的变形特征及应力特征点：(1)、弹性阶段OB此阶段试件变形完全是弹性的，且与成线性关系E—线段OA的斜率比例极限p—对应点A弹性极限e—对应点B(2)、屈服阶段此阶段应变显著增加，但应力基本不变—屈服或流动现象。产生的变形主要是塑性的。抛光的试件表面上可见大约与轴线成45的滑移线。屈服

5、极限—对应点D（屈服低限）(3)、强化阶段此阶段材料抵抗变形的能力有所增强。强度极限b—对应点G(拉伸强度)，最大名义应力此阶段如要增加应变，必须增大应力材料的强化(4)、局部变形阶段试件上出现急剧局部横截面收缩——颈缩，直至试件断裂。伸长率断面收缩率：A1—断口处最小横截面面积。（平均塑性伸长率）塑性指标延伸率:面缩率：Q235钢的塑性指标：通常的材料称为塑性材料；的材料称为脆性材料。卸载定律及冷作硬化1、弹性范围内卸载、再加载2、过弹性范围卸载、再加载即材料在卸载过程中应力和应变是线形关系，这就是卸载定律。材料的比例极限增高，延伸

6、率降低，称之为冷作硬化或加工硬化。目录冷作硬化三、其他材料的拉伸试验灰口铸铁在拉伸时的s—e曲线特点：1、s—e曲线从很低应力水平开始就是曲线；采用割线弹性模量2、没有屈服、强化、局部变形阶段，只有唯一拉伸强度指标sb3、伸长率非常小，拉伸强度sb基本上就是试件拉断时横截面上的真实应力。典型的脆性材料锰钢强铝退火球墨铸铁σb是衡量脆性材料强度的唯一指标。b0.2%σεo确定的方法是:在ε轴上取0.2％的点,对此点作平行于σ－ε曲线的直线段的直线（斜率亦为E）,与σ－ε曲线相交点对应的应力即为σ0.2　.对于没有明显屈服阶段的塑性材料，用名义

7、屈服极限σp0.2来表示。四、材料压缩时的力学性能压缩拉伸1、低碳钢压缩时s—e的曲线特点：1、低碳钢拉、压时的ss以及弹性模量E基本相同。2、材料延展性很好，不会被压坏。seOsb灰铸铁的拉伸曲线sb灰铸铁的压缩曲线σby>σbL，铸铁抗压性能远远大于抗拉性能，断裂面为与轴向大致成45o～55o的滑移面破坏。2、铸铁压缩时s—e的曲线塑性材料和脆性材料的主要区别：塑性材料的主要特点：塑性指标较高，抗拉断和承受冲击能力较好，其强度指标主要是σs，且拉压时具有同值。脆性材料的主要特点：塑性指标较低，抗拉能力远远低于抗压能力，其强度指标只有σb

8、。几种非金属材料的力学性能混凝土木材五、温度等对材料性能的影响当材料长期处于高温和恒定不变的应力作用环境时，材料的弹性变形将随着时间的延长而不断地被塑性变形替代，这种现象称为蠕变