最新03机械基础第三章---直杆基本的变形课件PPT.ppt

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1、03机械基础第三章---直杆基本的变形一、轴向拉伸与压缩时的变形特点实验：§3-1直杆轴向拉伸与压缩时的变形与应力分析FFabcd§3-1直杆轴向拉伸与压缩时的变形与应力分析1.变形现象横向线ab和cd仍为直线，且仍然垂直于轴线;结论：各纤维的伸长相同，所以它们所受的力也相同。2.平面假设变形前原为平面的横截面，在变形后仍保持为平面，且仍垂直于轴线。二、内力与应力1.内力的分布均匀分布FFN实验设备：万能材料试验机。塑性材料：断裂前产生较大塑性变形的材料,如低碳钢等。脆性材料：断裂前塑性变形很小的材料，如铸铁、石

2、料。低碳钢：指含碳量0.3%以下的碳素钢。§3-2拉伸和压缩时材料的力学性质低碳钢Q235的拉伸图（F—△l曲线)一.低碳钢拉伸时的力学性能(观看动画)§3-2拉伸和压缩时材料的力学性质低碳钢Q235的拉伸时的应力–应变曲线图（-曲线）§3-2拉伸和压缩时材料的力学性质低碳钢Q235的拉伸时的应力–应变曲线图（-曲线）§3-2拉伸和压缩时材料的力学性质§3-2拉伸和压缩时材料的力学性质低碳钢的应力–应变曲线可分成四个阶段：§3-2拉伸和压缩时材料的力学性质弹性阶段：由直线段oa和微弯段ab组成。oa段称为比

3、例阶段或线弹性阶段。在此阶段内，材料服从胡克定律，即=E适用，a点所对应的应力值称为材料的比例极限，并以“p”表示。曲线ab段称为非线弹性阶段，只要应力不超过b点，材料的变形仍是弹性变形，所以b点对应的应力称为弹性极限，以“e”表示。屈服阶段：bc段近似水平，应力几乎不再增加，而变形却增加很快，表明材料暂时失去了抵抗变形的能力。这种现象称为屈服现象或流动现象。bc段最低点对应的应力称为屈服极限或屈服点，以“s”表示。Q235的屈服点ss=235MPa。§3-2拉伸和压缩时材料的力学性质§3-2拉伸和压缩时

4、材料的力学性质在屈服阶段，如果试样表面光滑，试样表面将出现与轴线约成45°的斜线，称为滑移线。这是因为在45°斜面上存在最大切应力，材料内部晶粒沿该截面相互滑移造成的。工程上一般不允许构件发生塑性变形，并把塑性变形作为塑性材料失效的标志，所以屈服极限ss是衡量材料强度的重要指标。。§3-2拉伸和压缩时材料的力学性质强化阶段：过了屈服阶段，材料又恢复了抵抗变形的能力，要使试件继续变形必须再增加载荷，这种现象称为材料的强化，故-曲线图中的ce段称为强化阶段，最高点e点所对应的应力称为材料的拉伸强度极限或抗拉强度，以

5、“b”表示。它是材料所能承受的最大应力，所以b是衡量材料强度的另一个重要指标。Q235的强度极限。颈缩阶段：载荷达到最高值后，可以看到在试件的某一局部范围内的横截面迅速收缩变细，形成颈缩现象。应力应变曲线图中的ef段称为颈缩阶段。§3-2拉伸和压缩时材料的力学性质试件拉断后，弹性变形消失，只剩下残余变形，残余变形标志着材料的塑性。工程中常用延伸率和断面收缩率作为材料的两个塑性指标。分别为材料的两个塑性指标一般把>5%的材料称为塑性材料，把<5%的材料称为脆性材料。低碳钢的延伸率=20％～30%，是典型

6、的塑性材料。截面收缩率也是衡量材料塑性的重要指标，低碳钢的截面收缩率约为60%左右。冷作硬化：在常温下将钢材拉伸超过屈服阶段，卸载后短期内又继续加载，材料的比例极限提高而塑性变形降低的现象。§3-2拉伸和压缩时材料的力学性质§3-2拉伸和压缩时材料的力学性质二.铸铁拉伸实验（观看动画）铸铁是典型的脆性材料，其拉伸-曲线如图所示，图中无明显的直线部分，但应力较小时接近于直线，可近似认为服从胡克定律。工程上有时以曲线的某一割线斜率作为弹性模量。铸铁拉伸时无屈服现象和颈缩现象，断裂是突然发生的。拉伸强度极限（抗拉

7、强度）b是衡量铸铁强度的唯一指标。1.低碳钢的压缩实验（观看动画）三、材料在压缩时的力学性质低碳钢压缩时的弹性模量E、屈服极限s都与拉伸时大致相同。屈服阶段后，试件越压越扁，横截面面积不断增大，试件不可能被压断，因此得不到压缩时的强度极限。§3-2拉伸和压缩时材料的力学性质其它脆性材料压缩时的力学性质大致同铸铁，工程上一般作为抗压材料。破坏面大约为45°的斜面。2.铸铁的压缩实验（观看动画）§3-2拉伸和压缩时材料的力学性质应力集中系数Ｋ值取决于截面的几何形状与尺寸，截面尺寸改变越急剧，应力集中的程度就越严重。

8、因此，在杆件上应尽量避免带尖角、槽或小孔，在阶梯轴肩处，过渡圆弧的半径以尽可能大些为好。塑性材料对应力集中不敏感，实际工程计算中可按应力均匀分布计算。脆性材料因无屈服阶段，当应力集中处的最大应力max达到强度极限b时，该处首先产生裂纹。因此对应力集中十分敏感，必须考虑应力集中的影响。对于各种典型的应力集中情形，如洗槽、钻孔和螺纹等，Ｋ的数值可查有关的机械