材料力学(第一章)

11 工程实际中的 轴向拉伸与压缩问题1-5 拉伸与压缩时材料的力学性能1-7 拉伸和压缩静不定问题第一章 轴向拉伸与压缩1-6 轴向拉伸和压缩时的强度计算12 轴向拉伸和压缩时的内力13 横截面上的应力1-4 轴向拉伸或压缩时的变形1-8 应力集中的概念1-9 变形能的概念一、工程实例11 工程实际中的轴向拉伸与压缩问题悬索桥悬索桥 一、工程实例斜拉桥斜拉桥 11 工程实际中的轴向拉伸与压缩问题拱拱 桥桥拱拱 桥桥受力特点：外力合力的作用线与杆的 轴线 重合。二、轴向拉压的特点变形特点：沿杆件的轴线伸长和缩短。轴向拉伸偏心 拉伸FFFF12 轴向拉伸和压缩时的内力轴向拉 (压杆 )的内力 轴力F FmmNFmm取左段：取右段：N 轴力N Fmm轴力的正负规定 : 拉为正，压为负NmmFF Nmm例 1求杆的轴力4kN 5kN 2kN 3kN11 33224kN N14kN 5kN4kN 5kN 2kNN2N3332211F FmmF N正应力的分布规律：13 横截面上的应力正应力 在横截面上均匀分布（ 2.1）例 2已知： F=15kN， AB杆 d=20mm，求 AB杆内的应力。FN2N130 A解：FACB3012注意：代入数据时单位要统一：NmPaNmmMPa另：长度用 mm为 单位代入1-5 拉伸与压缩时材料的力学性能已知： F=15kN， AB杆 d=20mm，求 AB杆内的应力。问： AB杆是否安全？FACB3012一、拉伸试验和应力 -应变曲线1、拉伸试验国家标准： GB/T228-2002 金属拉伸试验方法 试验条件：常温 (20) ；静载（缓慢地加载）；力学性能：材料在外力作用下表现的变形和破坏等方面的特性。1-5 拉伸与压缩时材料的力学性能2、 试件：l 标距l圆截面试样l=5d 5倍试样l=10d 10倍试样试验仪器：万能材料试验机拉伸试件试验仪器：万能材料试验机3、拉伸图 (N- l 曲线 )NlN-l 曲线FFl1ll= l1 l4、应力 -应变曲线 ( - 曲线 )-曲线 正应变，单位长度的伸长量 ( 一点的伸长量 )低碳钢：含碳量在 0.3以下 曲线1、弹性阶段 2、屈服阶段 3、强化阶段 4、局部变形阶段 二、 低碳钢在拉伸时的力学性能1 23 4ABe - 弹性极限1、弹性阶段 (oB段 )e P 线弹性阶段 (oA段 )P - 比例极限E 弹性模量，材料常数 ,在线弹性阶段内 量纲和单位与 相同胡克定律s -屈服极限2、屈服阶段 在屈服阶段内，试件产生显著的塑性变形。 s 曲线e p 2屈服极限 s 是 衡量材料强度的重要指标1 -强度 极限3、强化阶段 强度 极限 是材料所能承受的最大应力，是衡量材料强度的另一重要指标。b 曲线e p s 31 24、局部变形阶段 颈缩 现象：b 曲线e p s 31 24 -强度 极限e - 弹性极限P - 比例极限s -屈服极限5、强度指标和塑性指标： 伸长率 :断面收缩率： 材料分类：脆性材料和塑性材料 5为 脆性材料5为 塑性材料Q235钢： =390MPas =235MPa强度指标： 塑性指标：伸长率 :=2030断面收缩率： =60左右6、 卸载定律和冷作硬化 曲线s b O Ocb卸载定律： 在卸载过程中，应力和应变按直线规律变化。比例极限得到提高但塑性变形和伸长率有所降低三、其他塑性材料在拉伸时的力学性能16Mnq钢 =510MPas =340MPa =2015MnVNq钢 s =420MPa“鸟巢 ”使用的钢材材质绝大部分为 Q345D和 Q345GJD钢材，局部受力大的部位采用了 Q460E钢材。 Q460钢材是专为搭建鸟巢而研制生产的，经过多次试制于 2005年 5月试制成功，它确保了国家体育场工程建设的顺利进行。 Q460钢是一种低合金高强度钢， “Q”代表钢材的强度， “460”表示