材料力学课件(路桥)第2章拉伸、压缩VIP

,第二章拉伸与压缩,材料力学,2.1轴向拉伸与压缩的概念及实例2.2轴向拉伸或压缩时横截面上的内力和应力2.3直杆轴向拉伸或压缩时斜截面上的应力2.4材料在拉伸和压缩时的力学性能,第二章拉伸与压缩,拉压,2.1轴向拉伸与压缩的概念及实例,轴向拉压的外力特点：外力的合力作用线与杆的轴线重合。,一、概念,拉压,轴向压缩：对应的力称为压力。,轴向拉伸：对应的力称为拉力。,轴向拉压的变形特点：杆的变形主要是轴向伸缩，伴随横向缩扩。,轴向拉伸：杆的变形是轴向伸长，横向缩短。,轴向压缩：杆的变形是轴向缩短，横向扩张。,拉压,二、工程实例,拉压,一、内力指由外力作用所引起的、物体内相邻部分之间分布内力系的合成（附加内力）。,2.2轴向拉伸或压缩时横截面上的内力和应力,拉压,二、截面法轴力,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：截开：在所求内力的截面处，假想地用截面将杆件一分为二。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。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）。,拉压,2.轴力轴向拉压杆的内力，用N表示。,例如：截面法求N。,截开：,代替：,平衡：,拉压,3.轴力的正负规定:,拉压,例图示杆的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F1：设置截面如图,拉压,同理，求得AB、BC、CD段内力分别为：,N2=3PN3=5PN4=P,轴力图如右图,D,PD,x,2P,3P,5P,P,拉压,问题提出：,1.内力大小不能衡量构件强度的大小。,四、拉（压）杆横截面上的应力,2.强度：材料承受荷载的能力；内力在截面分布集度应力。,拉压,变形前,1.变形规律试验及平面假设：,平面假设：原为平面的横截面在变形后仍为平面。纵向纤维变形相同。,受载后,拉压,均匀材料、均匀变形，内力当然均匀分布。,拉压,设有一等直杆受拉力F作用。求：斜截面k-k上的应力。,解：采用截面法由平衡方程：Fa=F,则斜截面上的应力：,Aa：斜截面面积；Fa：斜截面上内力。,2.3直杆轴向拉伸或压缩时斜截面上的应力,拉压,斜截面上的应力：,例直径为d=1cm杆受拉力P=10kN的作用，试求最大剪应力，并求与横截面夹角30的斜截面上的正应力和剪应力。,解：拉压杆斜截面上的应力，直接由公式求之：,拉压,2.4材料在拉伸和压缩时的力学性能,一、试验条件及试验仪器,1、试验条件：常温(20)；静载(极其缓慢地加载)；标准试件。,拉压,力学性能：材料在外力作用下表现的有关强度、变形方面的特性。,F,F,2、试验仪器：万能材料试验机；变形仪（常用引伸仪）。,拉压,二、低碳钢试件的拉伸图(P-l图),三、低碳钢试件的应力-应变曲线(-图),拉压,a,b,c,d,e,(1)低碳钢拉伸的弹性阶段(oa段),1、oa-比例段:p-比例极限,2、ab-曲线段:e-弹性极限,拉压,(2)低碳钢拉伸的屈服(流动）阶段(bc段),bc-屈服段：s-屈服极限,滑移线,塑性材料的失效应力：s。,拉压,2、卸载定律：,1、-强度极限,3、冷作硬化：,(3)、低碳钢拉伸的强化阶段(ce段),拉压,a,b,c,d,e,1.伸长率：,2.断面收缩率：,3.脆性、塑性及相对性,(4)、低碳钢拉伸的颈缩（断裂）阶段(ef段),拉压,四、无明显屈服现象的塑性材料,名义屈服应力：0.2，即此类材料的失效应力。,五、铸铁拉伸时的机械性能,L-铸铁拉伸强度极限（失效应力）,拉压,六、材料压缩时的机械性能,