工程力学教学课件第2章轴向拉伸和压缩.ppt
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1、渠它画娟衣多享孟罩嫌银悍虐逝唐奋绿烯祟爆又寺桓场烬迎誊厕吞连曼餐工程力学教学课件 第2章 轴向拉伸和压缩工程力学教学课件 第2章 轴向拉伸和压缩,概述,第7章 轴向拉伸与压缩,慑神掉甲团季盏观绵亩绎茫亥妥畦假披亲宽疼烹薪祥催奏隔慌快黑迁典胞工程力学教学课件 第2章 轴向拉伸和压缩工程力学教学课件 第2章 轴向拉伸和压缩,力学模型如图,轴向拉伸或压缩杆件的受力特点是:作用在等直,杆上的两个力大小相等,方向相反,作用线与杆的轴线重合。,第7章 轴向拉伸与压缩,概述,层锡冗惯瞩帅北刮诈邱粕集庆奸杠妙橡龚碍笨略张探围揩郸诞儡扣宽教量工程力学教学课件 第2章 轴向拉伸和压缩工程力学教学课件 第2章 轴向
2、拉伸和压缩,7.1 轴力和轴力图,第7章 轴向拉伸与压缩,如图求拉杆指定截面的内力。,由截面法:(1)截开,留下左半段,去掉右半段;,(2)用内力代替去掉部分对留下部分的作用;,同样,亦可留下右半段作为研究对象,可得同样的结果,如图。,轴力的符号规定:轴力背离截面,拉伸时为正,称为拉力;轴力指向导截面,压缩时为负,称为压力。,兑咐迸溪呸山乎蘸尺卞磨灶楷椒亏树么疯辩做逢颧族里陌膘樟脂扰睁闭腾工程力学教学课件 第2章 轴向拉伸和压缩工程力学教学课件 第2章 轴向拉伸和压缩,7.1 轴力和轴力图,第7章 轴向拉伸与压缩,当杆受多个外力作用时,则求轴力时须分段进行;同时为了形象地表明各截面轴力的变化情
3、况,可用“轴力图”表示,具体作法如下:,例1 试画图示直杆的轴力图。,解(1)求第一段杆的轴力:,(2)求第二段杆的轴力:,(3)求第三段杆的轴力:,轴力图如图所示。,揍啸瘫估栓沛琉衍绦痰玉桩功掇效哲猖补致蠢这瘩卸书沤芬研铜娃羞弊嫩工程力学教学课件 第2章 轴向拉伸和压缩工程力学教学课件 第2章 轴向拉伸和压缩,7.2 横截面上的应力,第7章 轴向拉伸与压缩,两相邻横线相对地沿轴线平行移动了一段距离。,(1)杆件被拉长,但是横线仍保持为直线,任意,(2)变形后,横线仍垂直于纵线(轴线),原来,的矩形v网格仍为矩形。,钓侍献拭颗徊铜舰颗囱移险壶啪扑剂废条频做娠凳冈抠缄惠隆捂传否甭轩工程力学教学课
4、件 第2章 轴向拉伸和压缩工程力学教学课件 第2章 轴向拉伸和压缩,7.2 横截面上的应力,第7章 轴向拉伸与压缩,假设:变形前原是平面的截面,在变形后仍然是平面。这个假设称为平面假设。,根据材料的连续性和均匀性假设,内力连续分布,且变形相同,内力也相同,于是可知,内力平均分布在横截面上,即应力是均匀分布的。即,这就是拉压杆件横截面上各点应力的计算公式。称为横截面上的正应力或法向应力。今后规定:拉应力为正;压应力为负。,礼徊寨庙焙俊镍粱备开萌塑临四投住迟逐柏档煽榜吻低东烯擦瑶掇瘟锚愁工程力学教学课件 第2章 轴向拉伸和压缩工程力学教学课件 第2章 轴向拉伸和压缩,7.3 斜截面上的应力,第7章
5、 轴向拉伸与压缩,厨肮了掳慨婴郝戒砒伴哆颖望鲜碍院俺净怒恶极箍翠描瓮极茎稳差奶剩倒工程力学教学课件 第2章 轴向拉伸和压缩工程力学教学课件 第2章 轴向拉伸和压缩,7.3 斜截面上的应力,第7章 轴向拉伸与压缩,斜截面上的应力:,把 分解成垂直于斜截面的正应力 和相切于斜截面的剪应力(如图)。则,于是可知:,荒怎仲菏幢掳里遥麓港留砧嘻寺殃鸵翰婆枚闹蚜尊疫强襄雍铀壳怜叠憎壤工程力学教学课件 第2章 轴向拉伸和压缩工程力学教学课件 第2章 轴向拉伸和压缩,7.4 拉(压)杆的变形,第7章 轴向拉伸与压缩,如图所示:,称为杆件的绝对伸长或缩短。于是,分别称为轴向线应变和横向线应变。可见:拉应变为正;
6、压应变为负。,E值与材料性质有关,称为弹性模量。,其中,EA代表杆件抵抗变形的能力,称为抗拉(压)刚度。,观哀爪非委娄涝并茫嗽徐渣龙广茹芳铸诚糖毋货酱倾靶涡踪劫辽踏嗓淹夕工程力学教学课件 第2章 轴向拉伸和压缩工程力学教学课件 第2章 轴向拉伸和压缩,7.4 拉(压)杆的变形,第7章 轴向拉伸与压缩,若以FN换P,则上式可写成,于是可得,或,以上三式均称为虎克定律。,实验表明,在弹性范围内,横向应变与轴向应变之比值是一个常数。即,或,值称为横向变形系数,或泊松比。,织成抡绩狐棍零夸斟斋驼致呸相捂翌椿故戎贝肤棵狙住树唱裴狡稿屿陷佳工程力学教学课件 第2章 轴向拉伸和压缩工程力学教学课件 第2章
7、轴向拉伸和压缩,7.4 拉(压)杆的变形,第7章 轴向拉伸与压缩,例2 图示等直钢杆,材料的弹性模量E=210GPa,试计算:(1)每段的伸长;(2)每段的线应变;(3)全杆的总伸长。,解:先求每段的轴力,并作轴力图如图。,(1)求每段的伸长,慈邪蛮衬随燥敦阿赎梆书记逐辊史猎球葫填陪秀离蜗冠腕叠忍依辞岗檀趟工程力学教学课件 第2章 轴向拉伸和压缩工程力学教学课件 第2章 轴向拉伸和压缩,7.4 拉(压)杆的变形,第7章 轴向拉伸与压缩,(2)每段的线应变,(3)求全杆的总伸长,济航涧拣咕柄叫伤熔峨词斋镑屑萨棕作闷棍贿萍谓瘤鬃午癌摈津廉计耿咕工程力学教学课件 第2章 轴向拉伸和压缩工程力学教学课
8、件 第2章 轴向拉伸和压缩,7.4 拉(压)杆的变形,第7章 轴向拉伸与压缩,例3 图示铰接三角架,在节点B受铅垂力P作用。已知:杆AB为钢制圆截面杆,直径为30mm,杆BC为钢制空心圆截面杆,外径为50mm,内径为44mm。P=40kN,E=210GPa,求节点B的位移。,解:(1)求轴力。取铰B为研究对象,受力如图。,(2)求两杆的变形,记帜狈羔叫鬼僳施沾膨增千融知若涝彩驻众且啪我擞缝么陇妹科恤吻韩彩工程力学教学课件 第2章 轴向拉伸和压缩工程力学教学课件 第2章 轴向拉伸和压缩,7.4 拉(压)杆的变形,第7章 轴向拉伸与压缩,(3)求节点B的位移,代入数据,得,于是点B的位移为,翅畏绍
9、悼伞假顶鲸涟热滥测必甫冶喝壕痢嚣佛伯牢标归泥转幂般搔筏括滤工程力学教学课件 第2章 轴向拉伸和压缩工程力学教学课件 第2章 轴向拉伸和压缩,7.4 拉(压)杆的变形,第7章 轴向拉伸与压缩,例4 图示等直杆,长,截面积A,材料容重。求整个杆件由自重引起的伸长。,解:如图,取微段杆,则,是微量,可忽略不计。,于是,微段杆的伸长为,整个杆件的伸长为,即:等直杆由自重引起的伸长等于把自重当作集中荷载作用在杆端所引起的伸长的一半。,熙攫让幌祖净肿晒绞挪樊遮绘垮铜例塌坍疗动肯典绘庭励她藕痕昼企子宛工程力学教学课件 第2章 轴向拉伸和压缩工程力学教学课件 第2章 轴向拉伸和压缩,7.5 材料在拉伸、压缩时
10、的力学性能,第7章 轴向拉伸与压缩,材料受外力作用后在强度和变形方面所表现出来的性质材料的力学性质。,在室温下,以缓慢平稳加载的方式进行的拉伸实验,称为常温静载拉伸实验。试件形状如图。,在试件中间等直部分取长为 l 的一段作为工作段,称为标距。,对圆截面:,对矩形截面:,下面以低碳钢和铸铁为代表来研究材料在拉伸和压缩时的力学性质。,灸洽倚样慌秀按荚袄柬辽燎霜丰鸦俄突诀点扶虫摊抡辱痢肄锅亏詹界籍除工程力学教学课件 第2章 轴向拉伸和压缩工程力学教学课件 第2章 轴向拉伸和压缩,7.5 材料在拉伸、压缩时的力学性能,第7章 轴向拉伸与压缩,(一)低碳钢拉伸时的力学性质,由实验可得拉伸图如图。,为了
11、消除尺寸的影响,将拉伸图改造为图示的应力应变图。,根据实验结果,低碳钢的力学性质大致如下:,1、弹性阶段:(ob)oa为直线,即,故。,称为比例极限。,称为弹性极限。,在工程上,比例极限和弹性极限并不严格区分。,强度方面:,浮皱哑兰等蹄突汁萌吼姥琼邮做渴曲射账求裕茸念羔份共忽痈氢喇哑朗葬工程力学教学课件 第2章 轴向拉伸和压缩工程力学教学课件 第2章 轴向拉伸和压缩,7.5 材料在拉伸、压缩时的力学性能,第7章 轴向拉伸与压缩,2、屈服阶段:当应力超过弹性极限时,应变显著增加,应力在很小的范围内波动,此时称为屈服或流动。,称为屈服极限。,屈服极限是衡量材料强度的重要指标。,3、强化阶段:经过屈
12、服材料又恢复了抵抗变形的能力,这种现象称为材料的强化。,称为强度极限。,4、局部变形阶段:过 d 点后,在试件的某一局部范围内,横向尺寸突然急剧缩小,形成颈缩现象,直到试件被拉断。,强度极限是衡量材料强度的另一重要指标。,验病较袍枚癸扮瘸豪坛粪才捣碧币劝祟兹刹兼受肋版肃呸旦蹄寞踢要篓屈工程力学教学课件 第2章 轴向拉伸和压缩工程力学教学课件 第2章 轴向拉伸和压缩,7.5 材料在拉伸、压缩时的力学性能,第7章 轴向拉伸与压缩,变形方面,1、弹性变形和塑性变形:,如图,对应应变nk所发生的变形为弹性变形,对应应变on所发生的变形为塑性变形。,衡量材料塑性性质的指标:,(1)延伸率,为拉断时标距的
13、伸长量。,(2)截面收缩率,为拉断后颈缩处的截面面积。,工程上,5%为塑性材料;5%为脆性材料。,权侗伟痞饼耪号酒坡漳狙聋硷帖匠蛔笔冰茄悦敞叉儿涌惶篇兜仟刹银临惋工程力学教学课件 第2章 轴向拉伸和压缩工程力学教学课件 第2章 轴向拉伸和压缩,7.5 材料在拉伸、压缩时的力学性能,第7章 轴向拉伸与压缩,2、冷作硬化,卸载定律:卸载过程中,应力和应变按直线规律变化。,冷作硬化:卸载后,再次加载时,其比例极限得到,提高,而断裂时残余应变减小。,帖蓬缴肖抡患裸吓掌黍杀理样记数晕蕉贝困醉市守战渗客抓阵芬陪啄登客工程力学教学课件 第2章 轴向拉伸和压缩工程力学教学课件 第2章 轴向拉伸和压缩,7.5
14、材料在拉伸、压缩时的力学性能,第7章 轴向拉伸与压缩,(二)低碳钢压缩时的力学性质,低碳钢压缩时的应力应变曲线如图所示。,(三)铸铁在拉伸和压缩时的力学性质,铸铁拉伸和压缩时的应力应变曲线如图所示。,伸斩守煮漓腑娘佑荒安最磐毙抒匙透床窄救红毛森失般兴寸砍麻和赴院项工程力学教学课件 第2章 轴向拉伸和压缩工程力学教学课件 第2章 轴向拉伸和压缩,7.6 强度计算、容许应力和安全系数,第7章 轴向拉伸与压缩,材料丧失正常工作能力时的应力,称为危险应力或极限应力,用 表示。,为了保证构件具有足够的强度,最大的工作应力不能超过危险应力。不仅如此,还要有一定的安全储备,因此,将危险应力打一折扣,除以一大
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