轴向拉伸与压缩-05电子教案.ppt

d D F F 解：横截面上的正应力 由许用应力的公式 校核 此结构是安全的 例 图示空心圆截面杆，外径D＝20mm，内径d＝15mm，承受轴向荷载F＝20kN作用，材料的屈服应力σs＝235MPa，安全因数n=1.5。试校核杆的强度。 例 已知A1=200mm2，A2=500mm2 ，A3=600mm2 ，[?]=12MPa，试校核该杆的强度。 A1 A2 A3 2kN 2kN 9kN 2kN 4kN 5kN ⊕ ⊕ － ○ ∴ 此杆安全。 [例] 已知三铰屋架如图，承受竖向均布载荷，载荷的分布集度为：q =4.2kN/m，屋架中的钢拉杆直径 d =16 mm，许用应力[?]=170M Pa。试校核刚拉杆的强度。 钢拉杆 4.2m q 8.5m 拉伸试验与拉伸图 ( F-Dl 曲线 ) 变形传感器 I、 低碳钢(C≤0.3%)拉伸实验及力学性能 σp----比例极限 σe----弹性极限 σs----屈服极限 σb----强度极限 * 应变值始终很小 * 去掉荷载变形全部消失 * 变形为弹性变形 斜直线OA’：应力与应变成正比变化—虎克定律 直线最高点A’所对应的应力值--比例极限?P A点所对应的应力值是材料只产生弹性变形的最大应力值—弹性极限?e 1、弹性阶段 OA 2、屈服阶段 B’C 应力超过A点后，?-?曲线渐变弯，到达B’点后，应力在不增加的情况下变形增加很快，?-?曲线上出现一条波浪线。变形大部分为不可恢复的塑性变形 屈服阶段对应的应力值—屈服极限?S ?S：代表材料抵抗流动的能力。 ?S=PS /A原 对于没有明显屈服阶段的材料用名义屈服应力表示 。 低碳钢屈服阶段试件表面与轴线成450方向出现的一系列迹线 * 该阶段的变形绝大部分为塑性变形。 * 整个试件的横向尺寸明显缩小。 D点为曲线的最高点， 对应的应力值—强度极限?b ?b=Pb/A原 ?b ：材料的最大抵抗能力。 3、强化阶段 CD 4、颈缩阶段（局部变形阶段）DE 在此阶段内试件的某一横截面发生明显的变形，至到试件断裂。 缩颈与断裂 卸载与冷作硬化（概念） 将试件拉伸变形超过弹性范围后任意点F，逐渐卸载，在卸载过程中，应力、应变沿与OA线平行的直线返回到O1点,即 当重新再对这有残余应变的试 件加载，应力应变沿着卸载直线O1F上升，到点F后沿曲线FDE直到断裂。不再出现流动阶段。 冷作硬化：在常温下，经过塑性变形后， 材料强度提高、塑性降低的现象。 O1 F 材料的塑性（概念） 延伸率 l－试验段原长（标距） Dl0－试验段残余变形 塑性 材料能经受较大塑性变形而不破坏的能力 断面收缩率 塑性材料： d ≥ 5 % 例如结构钢与硬铝等 脆性材料： d 5 % 例如灰口铸铁与陶瓷等 A －试验段横截面原面积 A1－断口的横截面面积 塑性与脆性材料 对于低碳钢 Ⅱ、测定灰铸铁拉伸机械性能 s b 强度极限： ① sb—拉伸强度极限，脆性材料唯一拉伸力学性能指标。 ② 应力应变不成比例，无屈服、颈缩现象，拉断时变形很小且sb很低。 脆性材料 Ⅲ. 金属材料压缩时的力学性能 1.低碳钢压缩实验： s(MPa) 200 400 e 0.1 0.2 O 低碳钢压缩 应力应变曲线 低碳钢拉伸 应力应变曲线 压缩时的弹性模量E、比例极限?p、弹性极限?e、屈服极限?s与拉伸时的完全相同。低碳钢压缩时没有强度极限 压缩时由于横截面面积不断增加，试样横截面上的应力很难达到材料的强度极限，因而不会发生颈缩和断裂。 低碳钢压缩 对于低碳钢这种塑性材料，其抗拉能力比抗剪能力强，故而先被剪断。 2、铸铁的压缩试验： 铸铁拉应力图 铸铁 铸铁压缩的?--?曲线与拉伸的相似，但压缩时的延伸率要比拉伸时大 压缩时的强度限?b是 拉伸时的4—5倍。 铸铁压缩 铸铁拉伸 铸铁抗压性能远远大于抗拉性能，断裂面为与轴向大致成50o～55o的滑移面破坏。 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。 低碳钢材料在拉伸实验过程中，不发生明显的塑性变形时，承受的最大应力应当小于( )的数值，有以下4种答案，请判断哪一个是正确的： （A）比例极限； （B）屈服极限； （C）强度极限； （D）许用应力。 正确答案是（ ） B 关于材料的力学一般性能，有如下结论，请判断哪一个是正确的： （A）脆性材料的抗拉能力低于其抗压能力