《化工设备机械基础3版》第二章ppt课件.ppt

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1、第二章拉伸、压缩与剪切一、本章的重点、难点：1.掌握内力、应力、应变、弹性模量的概念及含意；2.材料在拉伸、压缩时的力学性能；3.利用应力和力学性能进行强度计算；二、本章授课内容：2.1轴向拉伸与压缩的概念和实例2.2-2.4轴向拉伸或压缩时，横截面上的内力、应力、变形2.5材料在拉伸和压缩时的力学性能2.6拉伸和压缩的强度计算2.7应力集中的概念2.8剪切与挤压的实用计算变形固体的基本假设1、连续性假设：认为整个物体体积内毫无空隙地充满物质。在外力作用下，一切固体都将发生变形，故称为变形固体。在材料力学中，对变形固体作如下假设：灰口铸铁的显微组织球墨铸铁的

2、显微组织2、均匀性假设：认为物体内的任何部分，其力学性能相同。普通钢材的显微组织优质钢材的显微组织变形固体的基本假设ABCFδ1δ2如右图，δ远小于构件的最小尺寸，所以通过节点平衡求各杆内力时，把支架的变形略去不计。计算得到很大的简化。4、小变形与线弹性范围3、各向同性假设：认为在物体内各个不同方向的力学性能相同。（沿不同方向力学性能不同的材料称为各向异性材料。如木材、胶合板、纤维增强材料等）认为构件的变形极其微小，比构件本身尺寸要小得多。变形固体的基本假设拉压变形拉伸（压缩）、剪切、扭转、弯曲剪切变形杆件的基本变形：杆件变形的基本形式扭转变形弯曲变形2.1

3、轴向拉伸与压缩的概念和实例2.1轴向拉伸与压缩的概念和实例作用在杆件上的外力合力的作用线与杆件轴线重合，杆件变形是沿轴线方向的伸长或缩短。拉（压）杆的受力简图FF拉伸FF压缩2.1轴向拉伸与压缩的概念和实例受力特点与变形特点：2.1轴向拉伸与压缩的概念和实例2.2轴向拉伸或压缩时横截面上的内力1、截面法求内力FFmmFFNFFN(1)假想沿m-m横截面将杆切开(2)留下左半段或右半段(3)将弃去部分对留下部分的作用用内力代替(4)对留下部分写平衡方程求出内力即轴力的值2、轴力：截面上的内力FFmmFFNFFN由于外力的作用线与杆件的轴线重合，内力的作用线也与

4、杆件的轴线重合。所以称为轴力。3、轴力正负号：拉为正、压为负4、轴力图：轴力沿杆件轴线的变化2.2轴向拉伸或压缩时横截面上的内力已知F1=10kN；F2=20kN；F3=35kN；F4=25kN;试画出图示杆件的轴力图。11例题2-1FN1F1解：1、计算各段的轴力。F1F3F2F4ABCD2233FN3F4FN2F1F2AB段BC段CD段2、绘制轴力图。2.2轴向拉伸或压缩时横截面上的内力2.2轴向拉伸或压缩时横截面上的内力杆件的强度不仅与轴力有关，还与横截面面积有关。必须用应力来比较和判断杆件的强度。在拉（压）杆的横截面上，与轴力FN对应的应力是正应力。

5、根据连续性假设，横截面上到处都存在着内力。于是得静力关系：2.3轴向拉伸或压缩时横截面上的应力平面假设—变形前原为平面的横截面，变形后仍保持为平面且仍垂直于轴线。横向线ab、cd仍为直线，且仍垂直于杆轴线，只是分别平行移至a’b’、c’d’。观察变形：2.3轴向拉伸或压缩时横截面上的应力从平面假设可以判断：（1）所有纵向纤维伸长相等（2）因材料均匀，故各纤维受力相等（3）内力均匀分布，各点正应力相等，为常量2.3轴向拉伸或压缩时横截面上的应力该式为横截面上的正应力σ计算公式。正应力σ和轴力FN同号。即拉应力为正，压应力为负。圣维南原理2.3轴向拉伸或压缩时横

6、截面上的应力2.3轴向拉伸或压缩时横截面上的应力例题2-2悬臂吊车的斜杆AB为直径d=20mm的钢杆，载荷W=15kN。当W移到A点时，求斜杆AB横截面上的应力。解：当载荷W移到A点时，斜杆AB受到拉力最大，设其值为Fmax。讨论横梁平衡0.8mABC1.9mdCA2.3轴向拉伸或压缩时横截面上的应力由三角形ABC求出斜杆AB的轴力为斜杆AB横截面上的应力为0.8mABC1.9mdCA2.3轴向拉伸或压缩时横截面上的应力2.4轴向拉伸或压缩时的变形一、纵向变形二、横向变形钢材的E约为200GPa，μ约为0.25—0.33EA为抗拉刚度泊松比横向应变{2.4轴

7、向拉伸或压缩时的变形对于变截面杆件（如阶梯杆），或轴力变化。则：2.4轴向拉伸或压缩时的变形2.5材料在拉伸和压缩时的力学性能力学性能：在外力作用下材料在变形和破坏方面所表现出的力学特性。一试件和实验条件常温、静载2.5.1材料在拉伸时的力学性能2.5材料在拉伸和压缩时的力学性能二低碳钢的拉伸2.5材料在拉伸和压缩时的力学性能明显的四个阶段1、弹性阶段ob比例极限弹性极限2、屈服阶段bc（失去抵抗变形的能力）屈服极限3、强化阶段ce（恢复抵抗变形的能力）强度极限4、局部颈缩阶段ef胡克定律E—弹性模量（GN/m2）2.5材料在拉伸和压缩时的力学性能两个塑性指

8、标:断后伸长率断面收缩率为塑性材料为脆性材料低碳钢的