第二章、轴向拉压应力与材料的力学性能ppt课件.ppt

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1、第二章轴向拉压应力与材料的力学性能一、轴向拉压的概念和实例拉伸与压缩内燃机的连杆连杆拉伸与压缩由二力杆组成的桥梁桁架拉伸与压缩由二力杆组成的桁架结构拉伸与压缩拉伸与压缩F12BACBF1BC2BA简易桁架以轴向拉压为主要变形——称为“拉压杆”外力特征：作用于杆上的外力的合力作用线与杆件的轴线重合。FF轴向拉伸FFe轴向拉伸和弯曲变形变形特征：杆件产生轴向的伸长或缩短，伴随截面横向缩扩。拉伸与压缩二、轴力与轴力图拉伸与压缩FFFN=F（一）、轴力FN=FFF——轴力。单位：牛顿（N）拉伸与压缩/轴力与轴力图同一位置处左、右侧

2、截面上内力分量必须具有相同的正负号。轴力正负号规定：轴力以拉为正，以压为负。拉伸与压缩/轴力与轴力图如果杆件受到的外力多于两个，则杆件不同部分的横截面上有不同的轴力。F2FF2F33FN1=F1122F2F22（压力）F33F11拉伸与压缩/轴力与轴力图+轴力图——表示轴力沿杆件轴线变化规律的图线。F2FF2FxFF--图+拉伸与压缩/轴力与轴力图二、截面法·轴力（上节回顾）内力的计算是分析构件强度、刚度、稳定性等问题的基础。求内力的一般方法是截面法。1.截面法的基本步骤：①截开：在所求内力的截面处，假想地用截面将杆件一分

3、为二。②代替：任取一部分，其弃去部分对留下部分的作用，用作用在截开面上相应的内力（力或力偶）代替。③平衡：对留下的部分建立平衡方程，根据其上的已知外力来计算杆在截开面上的未知内力（此时截开面上的内力对所留部分而言是外力）。拉伸与压缩/轴力与轴力图2.轴力——轴向拉压杆的内力，用N表示。例如：截面法求N。APP简图APPPAN截开：代替：平衡：拉伸与压缩/轴力与轴力图①反映出轴力与截面位置变化关系，较直观；②确定出最大轴力的数值及其所在横截面的位置，即确定危险截面位置，为强度计算提供依据。三、轴力图——N(x)的图象表示。3.轴力

4、的正负规定:N与外法线同向,为正轴力(拉力)N与外法线反向,为负轴力(压力)N>0NNN<0NNNxP+意义拉伸与压缩/轴力与轴力图[例2-1]图示杆的A、B、C、D点分别作用着大小为5P、8P、4P、P的力，方向如图，试画出杆的轴力图。解：求OA段内力N1：设置截面如图ABCDPAPBPCPDOABCDPAPBPCPDN1拉伸与压缩/轴力与轴力图同理，求得AB、BC、CD段内力分别为：N2=–3PN3=5PN4=P轴力图如右图BCDPBPCPDN2CDPCPDN3DPDN4Nx2P3P5PP++–拉伸与压缩/轴力与轴力图轴力

5、(图)的简便求法：自左向右:轴力图的特点：突变值=集中载荷遇到向左的P，轴力N增量为正；遇到向右的P，轴力N增量为负。5kN8kN3kN+–3kN5kN8kN拉伸与压缩/轴力与轴力图解：x坐标向右为正，坐标原点在自由端。取左侧x段为对象，内力N(x)为：qqLxO[例2]图示杆长为L，受分布力q=kx作用，方向如图，试画出杆的轴力图。Lq(x)Nxxq(x)NxO–拉伸与压缩/轴力与轴力图三、拉压杆应力与圣维南定理（二）、应力应力—分布内力在截面内一点的密集程度F1F2F3Fn应力就是单位面积上的内力？M点的应力定义F2ΔA

6、MDFRF1ΔFS(M点的合应力)正应力—垂直于截面的应力剪应力—在截面内的应力拉伸与压缩/横截面上的内力和应力受力物体内各截面上每点的应力，一般是不相同的，它随着截面和截面上每点的位置而改变。因此，在说明应力性质和数值时必须要说明它所在的位置。应力是一向量，其量纲是[力]/[长度]²，单位为牛顿/米²，称为帕斯卡，简称帕(Pa).工程上常用兆帕(MPa)=Pa,或吉帕(Gpa)=Pa。注意点：拉伸与压缩/横截面上的内力和应力FF331122FFF拉伸与压缩时横截面上的应力应力的合力=该截面上的内力确定应力的分布是静不定问

7、题研究方法：实验观察作出假设理论分析实验验证1、实验观察FFabcd变形前：变形后：2、平面假设:横截面在变形前后均保持为一平面，且仍与轴向垂直。横截面上每一点的轴向变形相等，纵向纤维变形相同。拉伸与压缩/横截面上的内力和应力3、理论分析横截面上应力为均匀分布，以表示。FFFN=FFF拉伸与压缩/横截面上的内力和应力根据静力平衡条件：即（1-1）4、实验验证的适用条件:1、只适用于轴向拉伸与压缩杆件，即杆端处力的合力作用线与杆件的轴线重合。2、只适用于离杆件受力区域稍远处的横截面。正负号规定：拉应力为正，压应力为负。FF

8、F拉伸与压缩/斜截面上的应力实验证明：斜截面上既有正应力，又有剪应力，且应力为均匀分布。拉压杆斜截面上的应力nFF式中为斜截面的面积，为横截面上的应力。为横截面上的应力。nFFnF正负号规定：：横截面外法线转至斜截面的外法线，逆时针转向为正，反之为