工程力学第5章-材料的拉伸和压缩

1、第5章 材料的拉伸和压缩力学性能,5.1 概述,5.2 材料在拉伸时的力学性能,5.3材料在压缩时的力学性能,5.4 轴向拉伸或压缩时的强度计算,5.1 概述,5.1 概述,力学性能：在外力作用下材料在变形和破坏方面所表现出的特性。,试验条件：常温、静载,5.2 材料在拉伸时的力学性能,5.2 材料在拉伸时的力学性能,一、拉伸试验试件,标准试件：,横截面直径d,标距l,5.2 材料在拉伸时的力学性能,5.2 材料在拉伸时的力学性能,二 低碳钢拉伸时的力学性能,拉伸图,应力应变曲线图,5.2 材料在拉伸时的力学性能,拉伸图,5.2 材料在拉伸时的力学性能,1、弹性阶段ob, 弹性变形：弹性极限e

2、, 斜直线oa:,E 弹性模量,比例极限p,2、屈服阶段bc,屈服极限s,3、强化阶段ce：,强度极限b,4、局部径缩阶段ef, 出现450条纹：滑移线, 主要为塑性变形。, 应力不增加，应变不断增加。,5.2 材料在拉伸时的力学性能,两个塑性指标:,伸长率:,截面收缩率:,为塑性材料,为脆性材料,5.2 材料在拉伸时的力学性能,卸载定律及冷作硬化,1 弹性范围内卸载、再加载,2 过弹性范围卸载、再加载,即材料在卸载过程中应力和应变是线形关系，这就是卸载定律。,材料的比例极限增高，延伸率降低，称之为冷作硬化或加工硬化。,5.2 材料在拉伸时的力学性能,三 其它材料拉伸时的力学性质,对于没有明显

3、屈服阶段的塑性材料，用名义屈服极限0.2来表示。,5.2 材料在拉伸时的力学性能,1.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,2.没有明显的塑性变形，变形很小，为典型的脆性材料。,3.没有屈服和颈缩现象，试件突然拉断。,强度极限b: 拉断时的最大应力。,5.3 材料在压缩时的力学性能,5.3 材料在压缩时的力学性能,一、压缩试验试件,标准试件：,横截面直径d,柱高h,5.3 材料在压缩时的力学性能,比例极限p、屈服极限s、弹性模量E 与拉伸时相同 强度极限b测不出。,O,二、低碳钢压缩时的力学性能,5.3 材料在压缩时的力学性能,三、铸铁压缩时的力学性能,铸铁

4、的抗压强度比它的抗拉强度高4-5倍。,450斜截面破坏。,5.3 材料在压缩时的力学性能,5.3 材料在压缩时的力学性能,讨论题,强度高的曲线为,刚度大的曲线为,塑性好的曲线为,1,2,3,5.4 轴向拉伸或压缩时的强度计算,极限应力(ultimate stress ):构件失效时的应力。,一、许用应力,失效：构件在外力作用下不能正常安全地工作。,强度破坏 刚度破坏 稳定性破坏,塑性材料：,脆性材料：,许用应力,极限应力,安全因数。,5.4 轴向拉伸或压缩时的强度计算,5.4 轴向拉伸或压缩时的强度计算,2 设计截面：,1 强度校核：,3 确定许可载荷：,应用：,二、强度条件,等直杆：,安全经

5、济的原则：max不超过的5%。,5.4 轴向拉伸或压缩时的强度计算,例5-1 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，如图所示，吊杆的许用应力为80MPa。铁水包自重为8kN，最多能容30kN重的铁水。试校核吊杆的强度。,解: 1 计算吊杆的轴力:,2 校核强度,所以吊杆满足强度条件。,5.4 轴向拉伸或压缩时的强度计算,例5-2 已知一圆杆受拉力P =25kN，直径 d =14mm，许用应力=160MPa，试校核此杆是否满足强度要求。,解：1 轴力：FN = P =25KN,2 应力：,3 强度校核：,4 结论：此杆满足强度要求，能够正常工作。,5.4 轴向拉伸或压缩时的强度计算,例5-3 如图为简易吊车，AB和BC均为圆形钢杆，已知d1=36mm,d2=25mm, 钢的许用应力=100MPa。试确定吊车的最大许可起重量。,解：1 计算杆AB、BC的轴力,2 求许可载荷,5.4 轴向拉伸或压缩时的强度计算,当AB杆达到许用应力时,当BC杆达到许用应力时,因此该吊车的最大许可载荷只能为W=28.3kN。,5.4