杆件拉伸和压缩强度计算ppt课件.ppt

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1、第三章杆件拉伸和压缩强度计算第一节　杆件拉伸和压缩受力分析第二节　轴向拉伸和压缩的应力应变第三节　材料在拉伸和压缩时的力学性能第四节　拉压杆的强度计算1第一节　杆件拉伸和压缩受力分析3M1.tif二、内力截面法轴力一、轴向拉伸和压缩的概念2第一节　杆件拉伸和压缩受力分析3M2.tif3第一节　杆件拉伸和压缩受力分析图3-3　轴力分析图4第一节　杆件拉伸和压缩受力分析3M4.tif例3-1　试画图3-4a所示的承受多力直杆的轴力图。已知F1=16kN，F2=10kN，F3=20kN。5第一节　杆件拉伸和压缩受力分析解　应用截面法，沿截面1-1将直杆分成两段，取出右段，并画出受力图(图3-4

2、b)，由右段平衡方程6第二节　轴向拉伸和压缩的应力应变一、应力的概念图3-5　应力概念7第二节　轴向拉伸和压缩的应力应变图3-6　正应力与切应力二、横截面上的应力8第二节　轴向拉伸和压缩的应力应变图3-7　拉杆横截面上的应力0.tif9第二节　轴向拉伸和压缩的应力应变图3-8　支架例3-2　如图3-8a所示支架，其水平圆杆直径为30mm,矩形截面斜杆的尺寸为60mm×100mm,tanα=3/4,F=24kN。10第二节　轴向拉伸和压缩的应力应变试确定各杆的正应力。解　由图3-8b所示的受力图，用平衡方程可得三、拉伸或压缩时的变形11第二节　轴向拉伸和压缩的应力应变3M9.tif表2-1　几种

3、常用材料的E和μ值例3-3　阶梯形杆AC，在A、B两处分别受50kN和140kN的两力作用。12第二节　轴向拉伸和压缩的应力应变已知AAB=500mm2，ABC=1000mm2，E=200GPa,试分别求AB和BC两段上的内力和应力，并求总变形。解　先作轴力图，如图3-10所示，分别计算杆件各段的应力和变形。杆的总变形量等于各段杆变形量的代数和。13第二节　轴向拉伸和压缩的应力应变图3-10　阶梯直杆14第二节　轴向拉伸和压缩的应力应变3M11.tif15第二节　轴向拉伸和压缩的应力应变例3-4　如图3-11所示的联接螺栓，内径d1=15.3mm,被联接部分总长度L=54mm,拧紧时螺栓AB段

4、的伸长ΔL=0.04mm,钢的弹性模量E=20GPa,泊松比μ=0.3，试计算螺栓横截面上的正应力及螺栓的横向变形。解　螺栓的轴向应变为16第三节　材料在拉伸和压缩时的力学性能一、低碳钢拉伸时的力学性能17第三节　材料在拉伸和压缩时的力学性能图3-13　F-ΔL曲线18第三节　材料在拉伸和压缩时的力学性能图3-14　低碳钢应力-应变曲线19第三节　材料在拉伸和压缩时的力学性能3M14.tif(1)弹性阶段　图中OA′为一直线，说明应力与应变成正比，OA′直线的倾角为α，斜率为tanα=σ/ε=E，即材料的弹性模量。20第三节　材料在拉伸和压缩时的力学性能(2)屈服阶段　当应力超过弹性极限σe后

5、，图上出现接近水平的小锯齿形线段BC，说明此时应力虽然有波动，但几乎没有变化，而变形却急剧增加，材料失去抵抗变形的能力。(3)强化阶段　超过屈服阶段后，图3-14上出现上凸的曲线CD，表明若要使材料继续变形，还需要增加应力，即材料重新产生抵抗变形的能力，这种现象称为材料的强化，CD段对应的过程称为材料的强化阶段，其最高点D对应的应力值σb，称为抗拉强度(强度极限)，它是材料所能承受的最大应力。(4)缩颈断裂阶段　从D点开始，在试样较薄弱处的横截面发生急剧的局部收缩，出现颈缩现象(图3-16)。21第三节　材料在拉伸和压缩时的力学性能图3-15　试样滑移线图3-16　试样颈缩现象22第三节　材料

6、在拉伸和压缩时的力学性能3M17.tif二、其他材料在拉伸时的力学性能23第三节　材料在拉伸和压缩时的力学性能图3-18　几种材料的σ-ε曲线三、材料压缩时的力学性能24第三节　材料在拉伸和压缩时的力学性能图3-19　名义屈服极限25第三节　材料在拉伸和压缩时的力学性能3M20.tif26第三节　材料在拉伸和压缩时的力学性能3M21.tif27第三节　材料在拉伸和压缩时的力学性能图3-22　铸铁压缩时的σ-ε曲线28第四节　拉压杆的强度计算一、极限应力许用应力安全系数二、拉伸和压缩时的强度计算(1)校核强度　若已知杆件的尺寸、所受载荷和材料的许用应力，即可用强度条件验算杆件是否满足强度要求。

7、(2)设计截面　若已知杆件所承受的载荷及材料的许用应力，由强度条件确定杆件所需要的截面面积，即A≥。(3)确定许用载荷　若已知杆件横截面尺寸及材料的许用应力，由强度条件确定杆件所能承受的最大轴力，即FNmax≤［σ］A。29第四节　拉压杆的强度计算3M23.tif例3-5　空心圆截面杆如图3-23所示，外径D＝20mm,内径d=15mm,承受轴向载荷F=20kN作用，材料的屈服应力σs=235MP