工力第4章-轴向拉伸与压缩

1、第1、4章轴向拉伸和压缩、拉伸压杆的内力、应力和强度计算拉伸和压缩时材料的机械性能轴向拉伸和压缩变形分析简单拉伸和压缩静态问题分析连接部分的强度计算，本章主要研究：2，1简介2轴力和轴向3拉伸压杆的应力和酸谴责原理4拉伸和压缩时材料的机械性能5应力集中概念6失效， 允许的应力和强度条件7钩的法则和拉伸压杆的变形8简单拉伸压缩静态问题9连接部分的强度计算10变形能量概念，3，1引，轴向拉伸压力示例轴向拉伸压力及其特性，4，轴向拉伸压力示例，5，轴向拉伸压力及其特性， 轴心仍然是直线，轴向拉力压力：是以轴向拉力或收缩为主要特征的变形形式的拉力杆：是轴向拉力压力为周边构件，6，2轴力和轴向力，轴向力

2、计算轴向力计算示例问题，7，轴向力，符号规定：正张力，负压力轴向力，轴向力(F1=F，F2=2f)，9，轴向力，表示轴向力沿杆轴变化情况的示意图(FN-x)，横截面位置为横坐标x，轴向力为坐标FN，轴沿轴向力，10，解决方案：1)查找每个截面的轴向力，1-1截面：FX=0 fn1-5=0 fn1=5kn(拉动)，2-2截面：FX=0 fn2 10 5，示例8-1等极广告，杆的轴向力。范例问题，11，范例，范例8-2等直杆BC，断面面积a，材料密度r，杆的轴向力，寻找最大轴向力，解决方案：1。轴向力计算，2 .轴向力和最大轴向力，轴向力倾斜直线，12，3拉压杆应力和圣谴责原理，拉压杆横截面应力拉

3、压杆倾斜截面中应力圣谴责原理示例，13，拉压杆横截面中的应力，水平线仍保持直线与杆轴垂直1。考试观察，14，2。变形后，剖面仍保持平面，与杆轴线互垂，并且仅沿杆轴线平移-拔模平面假设，3 .正应力公式，仅断面各点处的正应力，沿断面均匀分布，并由公式验证。15、横截面中正应力均匀分布，横截面之间的纤维形状相同，斜截面中的应力均匀分布，拉伸压杆斜截面中的应力，1 .斜截面应力分布，16，2。斜截面应力计算，横截面面积为A，17，3。最大应力分析，4 .按照正负符号的规定，最大正应力发生在杆件横截面上，其值为s0，最大剪切应力发生在杆件45倾斜截面上，其值为s0/2。:拉伸应力：压缩应力：-。:围绕

4、物体的任意点顺时针旋转。相反是负数。:逆时针旋转正向；相反是负数。(x轴上截面外部法向n)，18，圣谴责原理，杆端应力分布，19，圣谴责原理，力对杆端分布，仅影响杆端局部范围的应力分布，杆端的横向大小约为1-2倍，杆端插入基座，侧变形闭合，应力非均匀分布，轴向力和横截面应力，21，2。斜截面m-m的应力，示例问题，22，示例8-4，已知条目：AAB=10102 mm2，ABC=5102 mm2；Fp=60kn。查找：直杆横截面中绝对值的最大正应力。案例，23，解决方案：1。轴力，fnd=-2fp=-120 kn；fnd=fnb=-FP=-60kn；Fnbc=FP=60kn。是问题，24，2。计

5、算直杆断面中绝对值的最大正应力。示例、25、示例8-5、三脚架结构尺寸和力。其中FP=22.2 kn钢条BD直径dl=25.4mm钢梁CD的横截面面积a2=2.322103 mm2。尝试：杆BD和CD的剖面中的正应力。示例问题，26，解决方法：1。应力分析，确定每个杆的轴向力，示例问题，27。其中减号表示压力。解决方案：1。应力分析，确定每个杆的轴向力，2 .各杆的应力计算，例如，28，4材料的拉伸和压缩时的机械性能，拉伸试验和应力应变图软钢的拉伸机械特性其他材料的拉伸机械特性压缩时的机械性能，29，拉伸试验和应力应变图，GB/T 228-2002 010303 S p-比例极限ss-屈服极限

6、，34，卸载和重载定律，e p -塑性变形，s e-弹性极限，e-弹性变形，冷硬化：由于预塑性变形，s e或S p升高的现象，35，材料的塑性，延伸率塑料材料：d 5%示例：结构钢和硬铝等脆性材料：d 5%示例：灰口铸铁和陶瓷等；a-试验段横截面面积a1-断裂的截面面积；塑料和脆性材料；37；其他材料的拉伸机械性能；塑料金属材料拉伸；塑料金属材料拉伸(sb)c=3到4 (sb)t，断裂-轴向约45o，42，5应力集中概念，应力集中和应力集中系数交变应力和材料疲劳概念应力集中对元件强度的影响，43，应力集中和应力集中系数， 在交变应力下，材料或元件产生可见裂纹或完全中断的现象称为疲劳破坏，在周期

7、应力下，元件在经历应力限制以下的多个周期时，会产生可见裂纹或完全中断。 钢拉伸疲劳断裂，47，应力集中对零部件强度的影响，应力集中促进了疲劳裂纹的形成和扩展，极大地影响了零部件(塑料和脆性材料)的疲劳强度，对于塑料材料零部件，当smax达到ss后增加载荷时，s分布趋于均匀，不影响零部件的静态强度，对于脆性材料零部件，smax=sb中的零部件中断，44失败和允许的应力轴向拉伸强度条件示例：49、失败和允许的应力、破坏和屈服、相应的极限应力、零件工作应力的最大允许值、n 1安全系数、静态载荷失败、允许的应力、50、轴向拉伸强度条件、强度不足会破坏拉伸条负载力为已知负载a和s，拉杆可承受的FN，ma

8、x，确定一般强度问题类型，剖面设计已知负载外力和s，确定负载所需的断面面积，52，范例，问题8-6图示环，最大滑动F=500 kN 确定斜顶的直径d。，解决方案：1。问题分析、轴向力分析应力分析根据强度条件计算直径，53，2。轴向力分析，3 .应力计算，4 .直径d，54确定，范例8-7为a1=a2=100mmm2，ST=200mpa，sc=150mpa测试负载F的允许负载F，解决方案：1。轴向力分析，55，2。应力分析，3 .F，7钩的法则和张力压杆的变形，轴向变形和钩的法则侧变形和泊松比的叠加原理示例，钩的法则和杆的轴向变形，实验结果为s sp引入了比例常数e，钩的法则，比例极限内的正应力

9、和正应力为比例-钩的法则，e-弹性，-胡克定律，n杆段总FNi杆段I的轴向力，阶梯型杆：等截面均匀杆：Dl-伸长为正数，缩短为负数。侧变形和泊松比，拉伸压杆的侧变形，泊松比，实验在比例限制范围内，e e，和其他数字，m-泊松比，叠加原理，是，1。分段解决方案，分析栏AC的轴向变形Dl，2。分解载荷方法，3 .比较、叠加原理、杆内力、应力和变形与外力成正比时，通常适用的叠加原理、原理、应用，例如，使用叠加方法分析内力，多个载荷共同作用下的总效果是每个载荷单独作用下的效果总和，63，示例8-8，可变截面直杆，ADE段是铜，EBCa、d、b、c等4处的轴向负载。已知事项：ADEB区段载入的断面区域A

10、AB=10102 mm2，BC区段载入的断面区域ABC=5102 mm2；Fp=60kn铜的弹性系数EC=100gpa，钢的弹性系数es=210gpa每个区段杆的长度为mm，如图所示。尝试：直线杆的总变形量。是，64，解决方案：1。可以应用截面方法分别确定AD、DEB、BC分段杆横截面的轴向力，如下所示：fnd=-2fp=-120 kn；fnd=fnb=-FP=-60kn；Fnbc=FP=60kn。是问题，65，2。计算直线杆的总变形量，直线杆的总变形量是每个段杆变形的对数，以及：示例问题，示例8-9已知l=54mm，di=15.3mm，e=200gpa，m=0.3，拧紧后AB段的轴变形是dl

11、=在螺栓的剖面中，尝试正应力s和螺栓的横向变形Dd。解决方案：1。螺栓横截面正应力，2。螺栓侧变形，螺栓直径减少0.0034 mm，解决方案：1。轴向力和变形分析，示例8-10图标桁架，杆1和2分别由钢和松木制成。F=10knE1=200gpa，a1=100mmm2，L1=1mE2=10 GPa，A2=4000 mm2。寻找节点a的水平和垂直位移。，2 .确定新节点位置的映射方法，3 .计算节点位移，使用切线或垂直线而不是圆弧绘制，4。讨论-小变形概念，相对于称为小变形的结构的原始大小，小变形条件，通常可能：根据结构的原始形状和大小，计算约束力和内力，通过切线代弧的方法确定节点位移，示例8-1

12、1 F1=F2/2=F，查找截面a的位移DAy，解决fn计算，2 .Dl，4计算，4。位移计算，3 .绘制变形图，8简单拉伸和压缩静态问题，静态和无限问题分析示例，静态和静态不确定性，静态问题是只能由平衡表达式确定所有未知力的问题，静态不确定性未知力数和有效平衡表达式数之间的差异，静态问题是只能由平衡表达式确定的所有力(约束反作用力和内力)的问题，静态，静态问题每个条形的变形满足恒定关系，补充方程，变形调整方程，联立解决方案，使用变形调整方程和物理方程补充方程，平衡方程，变形几何关系，挂钩定律，补充方程，-变形调整方程，E1A1=E2A2，分析示例，联立解决方案平衡和补充方程，以及静态问题求解

13、和内力的特性，内力分布通常与杆件刚度有关，eiai，fni，内力特性：示例问题，示例8-12查找固定杆的分支反作用力，解决方案：2。 几何侧面，4 .建立补充方程，5 .反作用力计算，联立解决方案平衡方程式(a)和补充方程式(b)，3。物理方面，一度是静态，1 .静态侧，解法：1。绘制变形和力，注意力和变形图的调整：伸长拉动；短压力，范例8-13已知时：F=50 kN，st=160 MPa，sc=120 Mpa，A1=A2。A1=？A2=？2 .建立平衡方程，3 .建立补充方程，5 .剖面设计，4 .内力计算、联立解决方案平衡方程和补充方程、解决方案：示例8-14图标两端的固定杆，在温度升高DT时分析横截面的应力sT。已知材料的线膨胀系数为al。在静态不确定杆结构中，每个杆段或每个杆的轴向变形应遵循变形调整条件，温度变化通常是热应力、变形调整条件