《工程力学》 (2)ppt课件

1、第第5 5章章 材料的拉伸和压缩力学性能材料的拉伸和压缩力学性能第第5章章 资料的拉伸和紧缩力学性能资料的拉伸和紧缩力学性能 5.1 概述概述5.2 资料在拉伸时的力学性能资料在拉伸时的力学性能5.3资料在紧缩时的力学性能资料在紧缩时的力学性能5.4 轴向拉伸或紧缩时的强度计算轴向拉伸或紧缩时的强度计算第第5 5章章 材料的拉伸和压缩力学性能材料的拉伸和压缩力学性能5.1 概述概述5.1 概述概述力学性能：在外力作用下资料在变形和破坏方面所力学性能：在外力作用下资料在变形和破坏方面所表现出的特性。表现出的特性。实验条件：常温、静载实验条件：常温、静载第第5 5章章 材料的拉伸和压缩力学性能材料

2、的拉伸和压缩力学性能5.2 资料在拉伸时的力学性能资料在拉伸时的力学性能5.2 资料在拉伸资料在拉伸时的力学性能时的力学性能一、拉伸实验试件一、拉伸实验试件规范试件：规范试件：横截面直径横截面直径d标距标距l第第5 5章章 材料的拉伸和压缩力学性能材料的拉伸和压缩力学性能5.2 资料在拉伸资料在拉伸时的力学性能时的力学性能第第5 5章章 材料的拉伸和压缩力学性能材料的拉伸和压缩力学性能5.2 资料在拉伸资料在拉伸时的力学性能时的力学性能二二 低碳钢拉伸时的力学性低碳钢拉伸时的力学性能能拉伸图拉伸图应力应变曲线图应力应变曲线图第第5 5章章 材料的拉伸和压缩力学性能材料的拉伸和压缩力学性能5.2

3、 资料在拉伸资料在拉伸时的力学性能时的力学性能拉拉伸伸图图第第5 5章章 材料的拉伸和压缩力学性能材料的拉伸和压缩力学性能5.2 资料在拉伸资料在拉伸时的力学性能时的力学性能1、弹性阶段、弹性阶段ob 弹性变形：弹性极限弹性变形：弹性极限e 斜直线斜直线oa:oabcefPesb E E 弹性模量弹性模量比例极限比例极限p tg E2、屈服阶段、屈服阶段bc屈服极限屈服极限s3、强化阶段、强化阶段ce：强度极限强度极限b4、部分径缩阶段、部分径缩阶段ef 出现出现450条纹：滑移线条纹：滑移线 主要为塑性变形。主要为塑性变形。 应力不添加，应变不应力不添加，应变不断添加。断添加。第第5 5章章

4、 材料的拉伸和压缩力学性能材料的拉伸和压缩力学性能5.2 资料在拉伸资料在拉伸时的力学性能时的力学性能两个塑性目的两个塑性目的:%100001lll伸长率伸长率:截面收缩率截面收缩率:%100010AAA%5为塑性资料为塑性资料,%5为脆性资料为脆性资料0低碳钢的低碳钢的%3020%60为塑性资料为塑性资料第第5 5章章 材料的拉伸和压缩力学性能材料的拉伸和压缩力学性能5.2 资料在拉伸资料在拉伸时的力学性能时的力学性能卸载定律及冷作硬化卸载定律及冷作硬化1 弹性范围内卸载、再加载弹性范围内卸载、再加载oabcefPesb2 过弹性范围卸载、再加载过弹性范围卸载、再加载ddghf 即资料在卸载

5、过程中应力和应变是线形关系，这就是卸载定律。 资料的比例极限增高，延伸率降低，称之为冷作硬化或加工硬化。第第5 5章章 材料的拉伸和压缩力学性能材料的拉伸和压缩力学性能5.2 资料在拉伸资料在拉伸时的力学性能时的力学性能三三 其它资料拉伸时的力学性质其它资料拉伸时的力学性质 对于没有明显屈服阶段的塑性资料，用名义屈服极限0.2来表示。o%2 . 02 . 0第第5 5章章 材料的拉伸和压缩力学性能材料的拉伸和压缩力学性能5.2 资料在拉伸资料在拉伸时的力学性能时的力学性能o1.没有明显的直线阶段，应力应变曲线为微弯的曲线。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四

6、、铸铁拉伸时的力学性能2.没有明显的塑性变形，变形很小，为典型的脆性资料。没有明显的塑性变形，变形很小，为典型的脆性资料。 3.没有屈服和颈缩景象，试件忽然拉断。没有屈服和颈缩景象，试件忽然拉断。 强度极限强度极限b: 拉断时的最大应力。拉断时的最大应力。b 第第5 5章章 材料的拉伸和压缩力学性能材料的拉伸和压缩力学性能5.3 资料在紧缩资料在紧缩时的力学性能时的力学性能5.3 资料在紧缩时的力学性能资料在紧缩时的力学性能一、紧缩实验试件一、紧缩实验试件规范试件：规范试件：横截面直径横截面直径d柱高柱高h第第5 5章章 材料的拉伸和压缩力学性能材料的拉伸和压缩力学性能5.3 资料在紧缩资料在

7、紧缩时的力学性能时的力学性能比例极限比例极限p、屈服极限、屈服极限s、弹性模量、弹性模量E 与拉伸时一样与拉伸时一样强度极限强度极限b测不出。测不出。 s O二、低碳钢紧缩时的力学性能二、低碳钢紧缩时的力学性能第第5 5章章 材料的拉伸和压缩力学性能材料的拉伸和压缩力学性能5.3 资料在紧缩资料在紧缩时的力学性能时的力学性能三、铸铁紧缩时的力学性能三、铸铁紧缩时的力学性能铸铁的抗压强度比它的抗拉强度高铸铁的抗压强度比它的抗拉强度高4-5倍。倍。450斜截面破坏。斜截面破坏。 1 28 1 02 4 67 0 06 0 05 0 04 0 03 0 02 0 01 0 00第第5 5章章 材料的

8、拉伸和压缩力学性能材料的拉伸和压缩力学性能5.3 资料在紧缩资料在紧缩时的力学性能时的力学性能第第5 5章章 材料的拉伸和压缩力学性能材料的拉伸和压缩力学性能5.3 资料在紧缩资料在紧缩时的力学性能时的力学性能讨论题讨论题强度高的曲线为强度高的曲线为刚度大的曲线为刚度大的曲线为塑性好的曲线为塑性好的曲线为123123 第第5 5章章 材料的拉伸和压缩力学性能材料的拉伸和压缩力学性能5.4 轴向拉伸或紧轴向拉伸或紧缩时的强度计算缩时的强度计算极限应力极限应力(ultimate stress ):构件失效时的应力。构件失效时的应力。一、许用应力一、许用应力失效：构件在外力作用下不能正常平安地任务。

9、失效：构件在外力作用下不能正常平安地任务。强度破坏强度破坏刚度破坏刚度破坏稳定性破坏稳定性破坏塑性资料：塑性资料：脆性资料：脆性资料：s b 许用应力许用应力 ssn bbn 极限应力极限应力:bsnn 、平安因数。平安因数。5.4 轴向拉伸或紧缩时的强度计算轴向拉伸或紧缩时的强度计算第第5 5章章 材料的拉伸和压缩力学性能材料的拉伸和压缩力学性能5.4 轴向拉伸或紧轴向拉伸或紧缩时的强度计算缩时的强度计算2 设计截面：设计截面：1 强度校核：强度校核：3 确定答应载荷：确定答应载荷： 运用：运用：二、强度条件二、强度条件 max等直杆：等直杆： ANmaxmax ANmaxmax maxNA

10、 AN max 平安经济的原那么：平安经济的原那么：max不超越不超越的的5%。第第5 5章章 材料的拉伸和压缩力学性能材料的拉伸和压缩力学性能5.4 轴向拉伸或紧轴向拉伸或紧缩时的强度计算缩时的强度计算例例5-1 铸工车间吊运铁水包的吊杆的横截面为矩形，尺寸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，如下图，吊杆的许用应力为，如下图，吊杆的许用应力为80MPa。铁。铁水包自重为水包自重为8kN，最多能容，最多能容30kN重的铁水。试校核吊杆的强重的铁水。试校核吊杆的强度。度。 解解: 1 计算吊杆的轴力计算吊杆的轴力: kN19)830(212PFmaxN 2 校

11、核强度校核强度 MPa2 .151050251019AF63Nmaxmax 所以吊杆满足强度条件。所以吊杆满足强度条件。第第5 5章章 材料的拉伸和压缩力学性能材料的拉伸和压缩力学性能5.4 轴向拉伸或紧轴向拉伸或紧缩时的强度计算缩时的强度计算例例5-2 知一圆杆受拉力知一圆杆受拉力P =25kN，直径，直径 d =14mm，许用应，许用应力力=160MPa，试校核此杆能否满足强度要求。，试校核此杆能否满足强度要求。解：解：1 轴力：轴力：FN = P =25KNMPa162014.014.310254d P4AF232Nmax 2 应力：应力：3 强度校核：强度校核：4 结论：此杆满足强度要

12、求，可以正常任务。结论：此杆满足强度要求，可以正常任务。 max %5%5 . 1160160162 max 但但第第5 5章章 材料的拉伸和压缩力学性能材料的拉伸和压缩力学性能5.4 轴向拉伸或紧轴向拉伸或紧缩时的强度计算缩时的强度计算例例5-3 如图为简易吊车，如图为简易吊车，AB和和BC均为圆形钢杆，知均为圆形钢杆，知d1=36mm,d2=25mm, 钢的许用应力钢的许用应力=100MPa。试确定吊。试确定吊车的最大答应起分量。车的最大答应起分量。 解：解：1 计算杆计算杆AB、BC的轴力的轴力 :0 X:0 Y 2 求答应载荷求答应载荷 030cosFF1N2N 0W60cosF1N

13、WFN21AFmaxN WFN32第第5 5章章 材料的拉伸和压缩力学性能材料的拉伸和压缩力学性能5.4 轴向拉伸或紧轴向拉伸或紧缩时的强度计算缩时的强度计算当当AB杆到达许用应力时杆到达许用应力时 当当BC杆到达许用应力时杆到达许用应力时 因此该吊车的最大答应载荷只能为因此该吊车的最大答应载荷只能为W=28.3kN。 4dAF211maxN kNdFWN9 .508101001036 82166221maxmax4dAF222maxN kNdFWN3 .283410100102534366222max2max第第5 5章章 材料的拉伸和压缩力学性能材料的拉伸和压缩力学性能5.4 轴向拉伸或紧轴向拉伸或紧缩时的强度计算缩时的强度计算例例5-4 D=350mm，p=1MPa。螺栓。螺栓 =40MPa，求直径，求直径d。pDF24 每个