工程力学精品课程轴向拉压ppt课件.ppt

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1、第五章轴向拉伸、压缩与剪切Tension,CompressionandShear11工程中的轴向拉伸或压缩问题22轴力与轴力图xP(+)(d))m(b)PxPPmFNP(c)(a)mmFNFN把拉伸时的轴力记为正，压缩时的轴力记为负.以截面法求得内力因内力合力作用线沿轴线，故称该种内力为轴力3例5-1—双压手铆机如图所示。作用于该手铆机活塞杆上的力分别简化为Pl＝2.62kN，P2=1.3kN，P3＝1.32kN。试求活塞杆横截面1-1和2-2上的轴力，并画出轴力图。4P21P3P1BCA122P111FN1x解：(a)画计算简图。(b)截面1-1的轴力。使用截面法，

2、假想沿裁面1—1将杆截成两段，保留左段，然后在截面1-1上加上正方向的轴力FNl。列平衡方程5P2P1BA22FN2P3C22FN2(c)截面2-2的轴力。再使用截面法，假想沿截面2-2将杆截成两段，仍保留左段、然后在截面2-2上加上正方向的轴力FN2。列平衡方程由上图可见如果取右段所得结论也相同。61.32kN.m2.62kN.mx(-)FN(d)轴力图。由于活塞杆受集中力作用，所以在其作用间的截面轴力都为常量，据此可画出轴力图注释：这里求出的符号为负的轴力只是说明整根活塞杆均受压，而AB段的轴力最大，为2.62kN。73.直杆轴向拉伸或压缩时的应力A.横截面上的应

3、力杆受拉伸时的内力，在横截面上是均匀分布的，其作用线与横截面垂直,横截面上的应力为正应力8例5-2试计算例5-1中活塞杆在截面1-1和2-2上的应力。设活塞杆的直径d=10mm。解：(a)截面1-1上的应力。(b)截面2-2上的应力。9B.斜截面上的应力10产生于横截面产生于450截面可见杆件在轴向拉伸或压缩时，横截面上的正应力最大，切应力为零；而在与横截面夹450角的斜截面上切应力最大，最大切应力的数值与该截面上的正应力数值相等，均为最大正应力的一半。还有，当α=900时，σα=τα=0，这表明杆件在与轴线平行的纵向截面上无任何应力。11C.圣维南原理实验表明，当用

4、静力等效的外力相互取代时，如用集中力取代静力等效的分布力系，除在外力作用区域内有明显差别外，在距外力作用区域略远处，上述替代所造成的影响就非常微小，可以忽略不计。这就是圣维南原理。124.材料在拉伸与压缩时的力学性能1）低碳钢在拉伸时的力学性能13a)．弹性阶段此段内应力σ与应变ε成正比,σ=Eε,直线顶点a处的应力称为比例极限，用σp表示b)．屈服阶段应力基本保持不变，而应变显著增加.通常就把下屈服极限称为屈服极限，用σs表示。c)．强化阶段经过屈服阶段，材料又恢复了继续承载的能力，同时试样的塑性变形也迅速增大,强化阶段中的最高点c点对应的应力σb是材料所能承受的最

5、大应力，称为强度极限。d)．局部变形阶段试样的承载逐渐下降，并且在某一局部其横向尺寸突然急剧减小，出现颈缩现象.14e)．材料的塑性试样断裂后所遗留下来的塑性变形，可以用来表明材料的塑性。试样拉断后，标距由原来的l0伸长为l1，我们把标距间的改变用百分比的比值δ表示，称为材料的延伸率。即将δ＞5％的材料，称为塑性材料，如钢、铜、铝等；而δ＜5％的材料称为脆性材料，如铸铁、砖石等。试样拉断后，缩颈处横截面面积的最大缩减量与原始横截面面积的百分比ψ，称为断面收缩率。即15断面收缩率是衡量材料塑性的另一个指标。ψ值越大，表明材料的塑性越好。对于Q235A钢，ψ=(60一70

6、)％。f)．冷作硬化在试样的应力超过屈服点后卸载，然后再更新加载时，材料的比例极限提高了，而断裂后的塑性变形减少了，表明材料的塑性降低了。这一现象称为冷作硬化。162)铸铁拉伸时的力学性能铸铁拉断时的最大应力即为其强度极限。因为没有屈服现象，强度极限σb是衡量强度的唯一指标。铸铁等脆性材料的抗拉强度很低，所以不宜作为抗拉零件的材料。173)材料在压缩时的力学性能低碳钢压缩时的σ-ε曲线低碳钢压缩时的弹性阶段和屈服阶段与拉伸时基本重合，其弹性模量E和屈服极限σs与拉伸时相同。屈服阶段以后，试样越压越扁，横截面面积不断增大，试样的抗压应力也不断增高.18铸铁压缩时的σ-ε

7、曲线铸铁压缩时,破坏断面的法线与轴线大致成450~550的倾角，表明试样沿斜截面因相对错动而破坏。铸铁压缩时的强度极限比它在拉伸时的强度极限高4~5倍。脆性材料抗拉强度低，塑性性能差，但抗压能力强，且价格低廉，适合加工成抗压构件。195.拉压杆的强度计算失效：脆性材料的断裂和塑性材料出现塑性变形。极限应力：脆性材料断裂时的应力，即强度极限σb；塑性材料屈服时的应力，即屈服极限σs，许用应力：对塑性材料对脆性材料强度条件：20根据强度条件，我们可以对拉压杆进行三种类型的强度计算，即强度校核、设计截面尺寸和确定许可载荷例5-3作用图示零件上的拉力P=38