应变能 实验PPT课件

1、2-5 拉（压）杆内的应变能,应变能: 伴随着弹性变形的增减而改变的能量,应变能密度: 单位体积内的应变能。,一、拉（压）杆的应变能, 外力功 ,二、应变能u、变形比能,三、利用功能原理求杆件的变形或某点的位移,适用于：,1）线弹性范围,2）结构上只有一个外主动力作用，,求其作用点沿作用线方向的位移。,例1,已知AB杆为刚性杆、ED、BC和BD杆材料相同，,A1=12cm2，A2=6cm2，A3=9cm2， E=210GPa，,P=20kN，试求端点A的铅垂位移YA。,解：,1）以AB杆为研究对象，求各杆内力,2）,6,2-6 材料在拉压时的力学性能,力学性能 指材料受力时在强度和变形方面表现

2、出来的性能。,塑性变形又称永久变形或残余变形,塑性材料：断裂前产生较大塑性变形的材料,如低碳钢,脆性材料：断裂前塑性变形很小的材料，如铸铁、石料,一、材料的拉伸和压缩试验,国家标准规定金属拉伸试验方法,（GB2282002),L=10d ，L=5d,对圆截面试样：,对矩形截面试样：,压缩试件常采用圆形截面或方形截面的短试件。 试件高度与截面尺寸的比例关系为： 圆形截面试件：l0 /d0 =1.5 3 ； 方形截面试件：l0 /b =1 3 。,1、试样：,万能试验机（老式）：,2、设备,万能试验机：,.,10,拉伸图,拉伸图只能代表试样的力学性能，因为该图的横坐标和纵坐标均与试样的几何尺寸有关

3、。为了消除尺寸的影响，需采取一定的措施。,二、低碳钢拉伸时的力学性能, p-比例极限 e-弹性极限 s-屈服极限 b-强度极限,目录,采取的措施：以 为横坐标，以 为纵坐标，所得曲线即可代表材料的力学性能。称应力-应变曲线。,1、两个强度指标和两个塑性指标:,两个强度指标:,两个塑性指标：,塑性材料,脆性材料,s、 b,a、伸长率,b、断面收缩率,2、卸载规律、冷作硬化,强化阶段,残余变形?,2,s,e,1、锰钢 2、硬铝 3、退火球墨铸铁 4、低碳钢,特点：d 较大，为塑性材料。,三、其它金属材料拉伸时的力学性能,无明显屈服阶段的，规定以塑性应变=0.2%所对应的应力作为名义屈服极限，记作0

4、.2,目录,O,F,D L,强度极限：, sb拉伸强度极限，脆性材料唯一拉伸力学性能指标。 应力应变不成比例，无屈服、颈缩现象，变形很小且sb很低。,脆性材料在拉伸时的力学性能,目录,在工程计算中，通常取总应变为0.1时应力应变曲线的割线（图中的实线）斜率来确定其弹性模量，称为割线弹性模量,脆性材料的共同特点是伸长率都很小。通常以伸长率25作为定义脆性材料的界限。,L/d(b)： 13,四、金属材料在压缩时的力学性能,国家标准规定金属压缩试验方法,（GB731487),低碳钢压缩,压缩时由于横截面面积不断增加，试样横截面上的应力很难达到材料的强度极限，因而不会发生颈缩和断裂。,比例极限p、 屈

5、服极限s、 弹性模量E基本 与拉伸时相同,目录,铸铁拉伸,铸铁压缩试样的变化：,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的滑移面破坏。,衡量材料的力学性能的指标:,、,、,、,、,、,引起破坏的有关因素：,1) 塑性材料拉伸:,沿450滑移线、屈服、,2) 脆性材料拉伸:,3) 脆性材料压缩:,与max有关。,沿横截面拉断，,与max有关。,沿450错开，,与max有关，,。,等。,塑性材料和脆性材料的主要区别：,塑性材料的主要特点：,塑性指标较高，抗拉断和承受冲击能力较好，其强度指标主要是s，且拉压时具有同值。,脆性材料的主要特点：,塑性指标较低，抗拉能力远远低于抗压能

6、力，其强度指标只有b。,五、几种非金属材料的力学性能,混凝土,木材,玻璃钢,1、塑性材料冷作硬化后，材料的力学性能发生了变化。试判断以下结论哪一个是正确的： （A）屈服应力提高，弹性模量降低； （B）屈服应力提高，塑性降低； （C）屈服应力不变，弹性模量不变； （D）屈服应力不变，塑性不变。 正确答案是（ ）,2、低碳钢材料在拉伸实验过程中，不发生明显的塑性变形时，承受的最大应力应当小于的数值，有以下4种答案，请判断哪一个是正确的： （A）比例极限； （B）屈服极限； （C）强度极限； （D）许用应力。 正确答案是（ ）,B,B,3、根据图示三种材料拉伸时的应力应变曲线，得出如下四种结论，请判

7、断哪一个是正确的： （A）强度极限 （1）（2） （3）； 弹性模量 E（1） E（2） E（3）； 延伸率 （1） （2） （3） ； （B）强度极限 （2） （1） （3）； 弹性模量 E（2） E（1） E（3）； 延伸率 （1） （2） （3） ； （C）强度极限 （3）（1） （2）； 弹性模量 E（3） E（1） E（2）； 延伸率 （3） （2） （1） ； （D）强度极限 （1）（2） （3）； 弹性模量 E（2） E（1） E（3）； 延伸率 （2） （1） （3）； 正确答案是（ ）,B,4、关于低碳钢试样拉伸至屈服时，有以下结论，请判断哪一个是正确的： （A）应力和塑性变

8、形很快增加，因而认为材料失效； （B）应力和塑性变形虽然很快增加，但不意味着材料失效； （C）应力不增加，塑性变形很快增加，因而认为材料失效； （D）应力不增加，塑性变形很快增加，但不意味着材料失效。 正确答案是（ ）,C,5、关于0.2 有如下四种论述，请判断哪一个是正确的： （A）弹性应变为0.2%时的应力值； （B）总应变为0.2%时的应力值； （C）塑性应变为0.2%时的应力值； （D）塑性应变为0.2时的应力值。 正确答案是（ ）,C,6、低碳钢加载卸载 再加载路径有以下四种，请判断哪一个是正确的：（ ） （A）OAB BC COAB ； （B）OAB BD DOAB ； （C）OAB BAOODB； （D）OAB BD DB。 正确答案是（ ）,D