第5章工程力学

,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第,5,章 材料的拉伸和压缩力学性能,1,第,5,章 材料的拉伸和压缩力学性能,5.1,概述,5,.2,材料在拉伸时的力学性能,5,.3,材料在压缩时的力学性能,5.4,轴向拉伸或压缩时的强度计算,2,5,.1 概,述,5.1,概述,力学性能：,在外力作用下材料在变形和破坏方面所表现出的特性。,试验条件：,常温、静载,3,5,.,2,材料在拉伸时的力学性能,5.2,材料在拉伸时的力学性能,一、拉伸试验试件,标准试件：,横截面直径,d,标距,l,4,5.2,材料在拉伸时的力学性能,5,5.2,材料在拉伸时的力学性能,二 低碳钢拉伸时的力学性能,拉伸图,应力应变曲线图,6,5.2,材料在拉伸时的力学性能,拉伸图,7,5.2,材料在拉伸时的力学性能,1,、,弹性阶段,ob,弹性变形：弹性极限,e,斜直线,oa:,E,弹性模量,比例极限,p,2,、,屈服阶段,bc,屈服极限,s,3,、,强化阶段,ce,：,强度极限,b,4,、,局部径缩阶段,ef,出现,45,0,条纹：滑移线,主要为塑性变形。,应力不增加，应变不断增加。,8,5.2,材料在拉伸时的力学性能,两个塑性指标,:,伸长率,:,截面收缩率,:,为塑性材料,为脆性材料,低碳钢的,为塑性材料,9,5.2,材料在拉伸时的力学性能,卸载定律及冷作硬化,1,弹性范围内卸载、再加载,2,过弹性范围卸载、再加载,即材料在卸载过程中应力和应变是线形关系，这就是卸载定律。,材料的比例极限增高，延伸率降低，称之为冷作硬化或加工硬化。,10,5.2,材料在拉伸时的力学性能,三 其它材料拉伸时的力学性质,对于没有明显屈服阶段的塑性材料，用名义屈服极限,0.2,来表示。,11,5.2,材料在拉伸时的力学性能,1.,没有明显的直线阶段，应力应变曲线为微弯的曲线。,四、,铸铁拉伸时的力学性能,2.,没有明显的塑性变形，变形很小，为典型的脆性材料。,3.,没有屈服和颈缩现象，试件突然拉断。,强度极限,b,:,拉断时的最大应力。,12,5.3,材料在压缩时的力学性能,5,.,3,材料在压缩时的力学性能,一、压缩试验试件,标准试件：,横截面直径,d,柱高,h,13,5.3,材料在压缩时的力学性能,比例极限,p,、屈服极限,s,、弹性模量,E,与拉伸时相同,强度极限,b,测不出。,O,二、低碳钢压缩时的力学性能,14,5.3,材料在压缩时的力学性能,三、铸铁压缩时的力学性能,铸铁的抗压强度比它的抗拉强度高,4-5,倍。,45,0,斜截面破坏。,15,5.3,材料在压缩时的力学性能,16,5.3,材料在压缩时的力学性能,讨论题,强度高的曲线为,刚度大的曲线为,塑性好的曲线为,1,2,3,1,2,3,17,5.4,轴向拉伸或压缩时的强度计算,极限应力,(,ultimate stress,):,构件失效时的应力。,一、许用应力,失效,：构件在外力作用下不能正常安全地工作。,强度破坏,刚度破坏,稳定性破坏,塑性材料：,脆性材料：,许用应力,极限应力,安全因数。,5.4,轴向拉伸或压缩时的强度计算,18,5.4,轴向拉伸或压缩时的强度计算,2,设计截面：,1,强度校核：,3,确定许可载荷：,应用：,二、强度条件,等直杆：,安全经济的原则：,max,不超过,的,5%,。,19,5.4,轴向拉伸或压缩时的强度计算,例,5-1,铸工车间吊运铁水包的吊杆的横截面为矩形，尺寸,b=50mm,，,h=25mm,，如图所示，吊杆的许用应力为,80MPa,。铁水包自重为,8kN,，最多能容,30kN,重的铁水。试校核吊杆的强度。,解,:1,计算吊杆的轴力,:,2,校核强度,所以吊杆满足强度条件。,20,5.4,轴向拉伸或压缩时的强度计算,例,5-2,已知一圆杆受拉力,P,=25kN,，直径,d,=14mm,，许用应力,=160MPa,，试校核此杆是否满足强度要求。,解：,1,轴力：,F,N,=,P,=25KN,2,应力：,3,强度校核：,4,结论：此杆满足强度要求，能够正常工作。,21,5.4,轴向拉伸或压缩时的强度计算,例,5-3,如图为简易吊车，,AB,和,BC,均为圆形钢杆，已知,d,1,=36mm,d,2,=25mm,钢的许用应力,=100MPa,。试确定吊车的最大许可起重量。,解：,1,计算杆,AB,、,BC,的轴力,2,求许可载荷,22,5.4,轴向拉伸或压缩时的强度计算,当,AB,杆达到许用应力时,当,BC,杆达到许用应力时,因此该吊车的最大许可载荷只能为,W=28.3kN,。,23,5.4,轴向拉伸或压缩时的强度计算,例,5-4,D=350mm,，,p,=1MPa,。螺栓,=40MPa,，求直径,d,。,每个螺栓承受的轴力为总压力的,1/6,解：,油缸盖受到的力,根据强度条件,即螺栓的轴力为,得,即,螺栓的直径,24,5.4,轴向拉伸或压缩时的强度计算,本章结束,