材料的力学性质拉压杆的强度计算课件

1、第三章 材料的力学性质 拉压杆的强度计算3-1 应力应变曲线3-2 高温下材料的性质3-3 加载速率对材料力学性质的影响3-4 材料的疲劳强度3-5 许用应力和安全因数3-6 轴向拉压杆的强度及变形计算3-7 简单拉压超静定问题3-8 剪切和挤压的实用计算小 结第三章 材料的力学性质 拉压杆的强度计算3-1 应力应变曲线材料力学性质：在外力作用下，材料的强度和变形方面所表现出的性能。应力应变曲线：材料在常温、静载下的应力与应变之间的关系。名义应力：实际载荷除以试样原始横截面面积所得到的应力一、拉伸时材料的力学性能1低碳钢(C0.3%)的拉伸试验1)应力应变曲线的四个阶段 及相应特征值A(sp)

2、(se) Ba)弹性阶段(OAB)E=s /e=tanaOA段：AB段：应力与应变呈线性 关系(胡克定律)应力与应变呈非线性，但力消失,变形也消失 sp(A点)材料的比例极限se(B点)材料的弹性极限aOes3-1 应力应变曲线b)屈服(流动)阶段(BD)ss(C、D点)屈服点(应力)C(ss上)D(ss下)A(sp)(se) BaOes应力基本不增加，但变形增加很快，有明显塑性变形，在光滑试样表面，沿与轴线成45o方向有滑移线。屈服阶段最高(低)点所对应的应力,分别称为上(下)屈服点(应力)。3-1 应力应变曲线c)强化阶段(DE)：sb(E点)抗拉强度应力与应变同时增加，但不成比例，材料恢

3、复抵抗变形的能力。强化阶段最高点所对应的应力。E(sb)C(ss上)D(ss下)A(sp)(se) BaOes3-1 应力应变曲线d)颈缩破坏阶段(EG)：3-1 应力应变曲线GE(sb)C(ss上)D(ss下)A(sp)(se) BaOes试样的变形集中在某一局部区域，该区域截面收缩，产生颈缩现象。GE(sb)C(ss上)D(ss下)A(sp)(se) BaOes2) 材料的静载强度指标 ss塑性材料正常工作所 能承担的最大应力sb材料所能承担的最大 应力3)冷作硬化现象(卸载定律) O2F1(F)O1冷作硬化现象提高了材料的比例极限而降低了材料的塑性性能。epee3-1 应力应变曲线ld4

4、)材料的塑性指标 伸长率断面收缩率l、A试样的原始标距、 横截面面积l 、A断裂后标距长、 最小截面面积d 5%塑性材料，d 5%脆性材料3-1 应力应变曲线2其它塑性材料的拉伸力学性能对于无明显屈服阶段的塑性材料，工程上规定以塑性应变ep=0.2%所对应的应力作为屈服点，称为条件屈服强度，记作s0.2123A0.2%Ss 0.24e s Ose3-1 应力应变曲线3铸铁的拉伸试验1)sb抗拉强度脆性材料唯一的拉伸强度性能指标2)应力与应变不成比例，无 屈服、颈缩现象，变形很 小且sb很低。seOsb3-1 应力应变曲线二、压缩时材料的力学性能1低碳钢的压缩试验比例极限sp，屈服点ss，弹性模

5、量E基本与拉伸时相同，但低碳钢压缩屈服阶段很短，且过屈服阶段后，越压越扁，不会断裂。Oes低碳钢拉伸应力应变ss3-1 应力应变曲线2铸铁的压缩试验sbcsb，铸铁抗压性能远远大于抗拉性能，断裂面为与轴向大致成45o55o的滑移面。seOsbcsbaa =45o55o切应力引起断裂3-1 应力应变曲线sbc抗压强度3-1 应力应变曲线3-2 高温下材料的性质一、温度对材料力学性能的影响随温度升高，材料的力学性能发生复杂变化，一般金属材料的E、sb降低，d、y变大，成为非弹性状态。02004006008001000温度(oC)0200400600020406080100sd,ysbssdysp低

6、碳钢材料短时间高温拉伸实验二、蠕变与应力松弛蠕变：在某一温度下，对构件施加一定的应力时，随时间的增加应变也不断增长的现象。蠕变速率应变的增加速度，蠕变速率一定时称为稳定蠕变阶段et蠕变三阶段 蠕变 蠕变 稳定蠕变蠕变极限某温度下某应力 中最大的蠕变应力松弛： 施加应力后，将应变保持为一定值时，所加应力随时间的增加而逐渐减少的现象。3-2 高温下材料的性质l三、热应力与热应变热应变：材料由于温度变化引起自身的膨胀或收缩而产生的应变。热应力：由于某种原因约束了材料的膨胀或收缩，在内部产生的抵抗热应变的应力。热膨胀定律：a 线膨胀系数TT0, a，El1+a (T-T0)热冲击：短时间温度的急剧变化

7、，在物体的外部和内部产生相当大的温差，从而产生较大的热应力。当TT0时，s 是压应力，当T15双剪(剪切试验)：试件压头FFQFQ3-8 剪切和挤压的实用计算 tdFbs三、挤压的实用计算1挤压计算对联接件和被联接件都需进行3挤压应力：假设：挤压应力在计算挤压面上均匀分布4挤压强度条件：5许用挤压应力s bs ：2计算挤压面1)挤压面为平面，计算挤压面就为该面； 2)挤压面为曲面，取受力面对直径的投 影面作为计算挤压面； 由模拟试验得到3-8 剪切和挤压的实用计算 四、例题例3-6 图示轴与齿轮的平键联接。已知轴直径d=70mm，键的尺寸为bhl=2012100mm，传递的力偶矩Me=2kNm

8、，键的许用应力t =60MPa，s bs =100MPa。试校核键的强度。dOFMennOMeh/2blnnFQFbs解：校核键的剪切强度：校核键的挤压强度：3-8 剪切和挤压的实用计算 FQ例3-7 如图螺钉，已知：t =0.6s ，求其d:h的合理比值。hFd解：当s， t分别达到s ，t 时，材料的利用最合理3-8 剪切和挤压的实用计算 小 结一、本章重点材料静载力学性能(特别是低碳钢拉伸试验)；轴向拉压杆强度的三方面计算；轴向拉压杆变形及位移计算；材料力学中的“三关系”及其应用；变形协调法求解简单拉压超静定问题；剪切与挤压的实用计算。小 结二、思考题试画出低碳钢的拉伸应力应变曲线，并标出相应的特征点及符号、名称；试解释低碳钢在局部变形阶段时，应力应变曲线上的应力下降了为什么会断裂；试说出下列符号的名称及含义：se、sp、ss、sb(sbc) 、s0.2、d、y；试分析低碳钢、铸铁拉伸与压缩的失效形式，导致失效的应力；在线弹性范围内，应力和变形与材料有关吗？如何从应