《wangbo5拉变形》PPT课件.pptVIP

5 5 材力材力2-32-3 内容：内容： 2.5 2.5 拉压强度拉压强度 2.6 2.6 应力集中应力集中 2.7 2.7 变形，胡克定律变形，胡克定律 要求：掌握拉压杆的强度和变形计算，要求：掌握拉压杆的强度和变形计算， 掌握胡克定律，会作简单杆系变形分析掌握胡克定律，会作简单杆系变形分析 练习：强度练习：强度1 1，变形，变形1 1 作业：作业：2 - 172 - 17，1919，2323，2424，2929，3232 材料的力学性能材料的力学性能 用实验的方法用实验的方法 手段手段 研究材料的破坏、变形特性研究材料的破坏、变形特性 意义意义 建立强度条件建立强度条件 目的目的 分析的主要内容分析的主要内容 -曲线曲线 较典型的较典型的-曲线曲线 （MPa） （%） 100 50 0.45 b b 脆性材料脆性材料 聚合物聚合物 s s b b 塑性金属材料塑性金属材料 s s b b 特征应力特征应力 p p e e s s b b 两类工程材料两类工程材料 塑性指标 5 塑性材料塑性材料代表性：低碳钢代表性：低碳钢 脆性材料脆性材料代表性：铸铁代表性：铸铁 两种破坏形式两种破坏形式 屈屈 服服 断断 裂裂 强度指标强度指标 塑性材料取 或 0.2， 脆性材料取 一般地一点线应变 由两部分组成 弹性应变 和塑性应变 e e p p 理解：某些塑性材料名义屈服极限0.2 2.5 2.5 拉压杆的强度条件拉压杆的强度条件 1.1.强度失效强度失效 由于断裂(Rupture)或屈服(Yield)引起的失效 2. 2. 强度指标强度指标 极限应力极限应力 s s 或或 0.2 0.2 塑性材料塑性材料 = b b 脆性材料 脆性材料 工作应力一般不允许达到极限应力工作应力一般不允许达到极限应力 3.安全因数（安全因子） 计算误差 荷载估计误差 材料缺陷 制造工艺误差 耐久性要求 上述因素要求选择安全因数 n 4. 4. 许用应力许用应力 构件设计时允许达到的最大应构件设计时允许达到的最大应 力力 5. 5. 强度条件强度条件 max max 最大工作应力最大工作应力 已知：已知： A A 1 1 = 706.9 mm= 706.9 mm 2 2 , , A A 2 2 = 314 mm= 314 mm 2 2, , =160 =160 MPaMPa 求：许可载荷求：许可载荷F F 解：解：1. 1. 内力计算内力计算 解出解出 F FN1 N1 = 0.732 = 0.732 F F F FN2 N2 = 0.518 = 0.518 F F 取节点取节点 A A Fx = 0, FN2sin45FN1sin30 = 0 Fy = 0, FN1cos30FN2cos45F = 0 F A BC 45 30 F F N2N2 F F N1N1 x y 30 45 A F 例例 题题 2. 2.计算计算 F F A1 0.732 = 706.9160 0.732 =154.5 kN FN2 A2 = 0.518F A2 A2 0.518 = 314160 0.518 = 97.1 kN F = 97.1 kN 得得 F F 得得 F F 由由 由由 FN1 = 0.732 F FN2 = 0.518 F 思考思考 下列解法是否正确？下列解法是否正确？ F F= = F FN1 N1 coscos 30 30 F FN2 N2 coscos 45 45 = = A A 1 1 coscos 30 30 A A 2 2 coscos 45 45 =160706.9cos 30 +160314 =160706.9cos 30 +160314 coscos 45 45 = 133.5 = 133.5 kNkN F A BC 45 30 F F N2N2 F F N1N1 x y 30 45 A F 比较比较F= 97.1 kN F A BC 45 30 F F N2N2 F F N1N1 x y 30 45 A F 强度问题的一般提 法 强度校核 已知外力，求每根构件是否满足强度 max 结构尺寸已知，求许可荷载 已知 ，求能承受的最大外力 结构尺寸未知，求许可荷载 已知 求结构尺寸 使可能承受 的外力最大 2. 6 2. 6 应力集中应力集中 stress concentrationstress concentration 1. 1. 应力集中现象应力集中现象 几何形状不连续处应力数值较高现象。几何形状不连续处应力数值较高现象。 应力集中现象应力集中现象 应力集中现象应力集中现象 2. 2.对工程的影响对工程的影响 塑性材料塑性材料有屈服阶段可不考虑。有屈服阶段可不考虑。 脆性材料脆性材料 组织不均匀，外形不敏感，可不考虑；组织不均匀，外形不敏感，可不考虑； 组织均匀，对外形敏感，应考虑。组织均匀，对外形敏感，应考虑。 思考：思考： 安全因子安全因子n n b l 2.7 2.7 拉压变形拉压变形 胡克定律胡克定律 1. 1.轴向变形轴向变形 绝对变形绝对变形 l = ll = l 1 1 l l 胡克定律：当胡克定律：当 p p EAEA拉压刚度拉压刚度 b1 l1 FF 对小锥度变截面杆对小锥度变截面杆 l l = ?= ? F F F F l l d d1 1 d d2 2 F F F F l d d1 1 d d2 2 FN(x)FN(x) dx A(x) dxx d 2. 2.横向变形横向变形 当当 p p 泊松比泊松比 Poisson ratioPoisson ratio 轴向轴向线应变线应变 横向横向线应变线应变 = 0 = 0 0.50.5 A A F F B B C C 1 2 例例 题题 已知：已知：1 1，2 2 两杆相同，两杆相同， EA, l , F , EA, l , F , 均已知均已知 求：求： A A 点位移点位移 解：解： F F x x = 0, = 0, F FN1 N1 = = F FN2 N2 = = F F N N 1. 1. 内力计算内力计算 取节点取节点A A F F y y = 0, 2= 0, 2F FN N cos cos F F = 0= 0 y F FN1 FN2 x A 例例 题题 由对称性，由对称性，A A点位移至点位移至AA点，点， 2. 2. 各杆变形计算各杆变形计算 由胡克定律由胡克定律 问题：问题： l l 与与 f f A A 是什么关系？是什么关系？ A B C 1 2 F l l A fA 两两 杆变形量相等，设为杆变形量相等，设为l .l . 仍位于对称面上，仍位于对称面上， 3. A3. A点位移点位移 f f A A 由图中几何关系由图中几何关系 （） 例例 题题 A B C 1 1 2 2 l l A fA A 总结与讨论 1. 1.材料的强度指标材料的强度指标 s s 或或 0.2 0.2 塑性材料塑性材料 b b 脆性材料 脆性材料 2. 2.拉压杆强度条件：拉压杆强度条件： 3. 3. 胡克定律的两种形式：胡克定律的两种形式： = E 讨论：二者有何异同？讨论：二者有何异同？ 总结与讨论 4. 4. 小变形情况下，计算节点位移可以用小变形情况下，计算节点位移可以用 切线代替圆弧线，这样可使计算简化，又切线代替圆弧线，这样可使计算简化，又 能满足精度要求。能满足精度要求。 A CB DA B 5. AB5. AB和和ABAB平行么？平行么？ 低碳钢拉伸试验低碳钢拉伸试验拉伸拉伸 图图 聚丙烯聚丙烯(PP)(PP)材料拉伸材料拉伸 实验实验 传统：应变传统：应变 规测量规测量 新方法：图像新方法：图像 相关法相关法 蜂窝结构面内准静态压缩力学行为蜂窝结构面内准静态压缩力学行为实验实验 研究研究 载荷位移实验曲线 300mm 520mm 0.1