材料拉伸曲线PPT课件

1、1,轴向拉伸和压缩的 强度与刚度计算,第七章,返回,2,第7章轴向拉伸和压缩,应力的概念,轴向拉压杆横截面上的应力,拉压杆的变形 虎克定律,材料在拉伸和压缩时的性质,第三节,第一节,第二 节,第四节,第六节,第七节,引言,应力集中的概念,第五节,拉压杆的强度计算,连接件的强度计算,返回,下一张,上一张,小结,3,有 关 轴 力 的 概 念 回 顾,1. 轴力的正负号规定,2. 轴力的求解 截面法,引 言,返回,下一张,上一张,小结,4,轴力 的方向以使杆件拉伸为正（拉力,轴力 的方向以使杆件压缩为负（压力,轴 力 的 正 负 号 规 定,返回,下一张,上一张,小结,5,轴力的求解 截 面 法,

2、截面法的基本步骤,1.截,在待求内力的截面处,用一假想的平面将构件截为两部分,2.脱,取其中一部分为脱离体，保留该部分上的外力，并在截面上用内力代替另一部分对该部分的作用。 （未知内力假设为正,3.平,利用脱离体的平衡方程，即可求出截面上的内力,返回,下一张,上一张,小结,6,第 1 节 应力的概念,分布内力在截面上某点的集度,应力,返回,下一张,上一张,小结,7,工程构件，大多数情形下，内力并非均匀分布。集度的定义不仅准确而且重要，因为“ 破坏”或“ 失效”往往从内力集度最大处开始,应力就是单位面积上的内力,上述说法并非准确,请 注 意,返回,下一张,上一张,小结,8,mm截面,现研究杆件截

3、面上任一点的应力,一点的应力分析,O点的全应力为,返回,下一张,上一张,小结,9,正应力和切应力,位于截面内的应力称为“ 切应力,垂直于截面的应力称为“ 正应力,返回,下一张,上一张,小结,10,应力的量纲和单位,应力的量纲为力长度2,应力的单位为Pa(帕), 1 Pa=1Nm2,在工程实际中常采用的单位:kPa 、MPa和 GPa,1 kPa = 1103Pa,1 MPa = 1Nmm2 = 1106Pa,1GPa = 1109Pa,返回,下一张,上一张,小结,11,轴向拉压杆横截面上的应力,第 2 节 横截面上的应力,1. 横截面上的正应力,2. 斜截面上的应力,返回,下一张,上一张,小结

4、,12,1).实验观察,2).几何关系和物理关系,3).静力学关系,4).举例,1. 横 截 面 上 的正 应 力,返回,下一张,上一张,小结,13,静力学关系,横截面上任一点处正应力计算公式,A为杆件的横截面面积,正应力的正负号与轴力的正负对应： 拉应力为正，压应力为负,返回,下一张,上一张,小结,14,举例,例1. 图示为以小吊车架 ,吊车及所吊重物总重为Q=18.4kN。拉杆AB的横截面 为圆形，直径为d=15mm。试求当吊车在图示位置时，AB杆横截面上的应力,返回,下一张,上一张,小结,15,1）.由平衡方程求AB杆的轴力,2）.求AB杆横截面上的正应为力,返回,下一张,上一张,小结,

5、16,2. 斜截面上的应力,求受拉直杆任意斜截面m上的应力 （该截面与斜截面的夹角为a,斜截面上任一点的应力为,返回,下一张,上一张,小结,17,2. 斜截面上的应力,将全应力Pa分解,为正应力,为剪应力,拉为正、相对截面内任一点顺时针转动为正、从杆轴线到截面外法线方向逆时针为正；反之为负,正负号规定,返回,下一张,上一张,小结,18,讨 论,特殊位置的斜截面上任一点,2. 斜截面上的应力,横截面上的正应力是过该点的所有各截面上正应力的最大值,与杆轴线成45度的斜截面上剪应力有最大，其指值是横截面上的一半,剪应力双生互等定理,通过杆件内某点相互垂直的两个截面上的剪应力，其数值相等，而方向都指向

6、（或背离）该两截面的交线,返回,下一张,上一张,小结,返回,下一张,上一张,小结,19,返回,下一张,上一张,小结,20,塑性金属材料,塑性材料拉伸应力应变曲线,三种材料 在拉伸时的应力应变曲线,返回,下一张,上一张,小结,21,脆性材料,脆性材料拉伸应力应变曲线,返回,下一张,上一张,小结,三种材料 在拉伸时的应力应变曲线,22,聚合物,聚合物拉伸应力应变曲线,返回,下一张,上一张,小结,三种材料 在拉伸时的应力应变曲线,23,塑性材料拉伸应力应变曲线,材料 在拉伸和压缩时的力学性质,返回,下一张,上一张,小结,颈缩阶段,24,p 比例极限,e 弹性极限,塑性材料拉伸应力应变曲线,材料 在拉

7、伸时的力学性质,弹性阶段,返回,下一张,上一张,小结,25,s 屈服极限,塑性材料拉伸应力应变曲线,材料 在拉伸时的力学性质,屈服阶段,滑移线,返回,下一张,上一张,小结,26,0.2,条件屈服应力 塑性应变 等于0。2 时的应力值,塑性材料拉伸应力应变曲线,材料 在拉伸时的力学性质,返回,下一张,上一张,小结,27,塑性材料拉伸应力应变曲线,材料 在拉伸时的力学性质,强化阶段,返回,下一张,上一张,小结,b强度极限,28,塑性材料拉伸应力应变曲线,材料 在拉伸时的力学性质,颈缩阶段,返回,下一张,上一张,小结,29,脆性材料拉伸与压缩应力应变曲线,材料 在拉压时的力学性质,拉 伸,压缩,返回

8、,下一张,上一张,小结,30,强度指标 (极限应力,塑性材料,oS,脆性材料,ob,塑性指标,延伸率,第7章 轴向拉伸与压缩的强度和刚度计算,返回,下一张,上一张,小结,压缩,拉伸,31,卸载与重新加载行为,单向应力状态下材料的力学行为,第7章 轴向拉伸与压缩的强度和刚度计算,返回,下一张,上一张,小结,32,卸载与再加载行为,单向应力状态下材料的力学行为,第7章 轴向拉伸与压缩的强度和刚度计算,返回,下一张,上一张,小结,33,单向压缩应力状态下 材料的力学行为,单向应力状态下材料的力学行为,第7章 轴向拉伸与压缩的强度和刚度计算,返回,下一张,上一张,小结,34,单向压缩应力状态下 材料的

9、力学行为,单向应力状态下材料的力学行为,第7章 轴向拉伸与压缩的强度和刚度计算,返回,下一张,上一张,小结,35,单向应力状态下 材料的失效判据,单向应力状态下材料的力学行为,韧性材料,脆性材料,第7章 轴向拉伸与压缩的强度和刚度计算,max= = b,max= = s,返回,下一张,上一张,小结,36,返回,下一张,上一张,小结,37,第七节 连接件的强度计算 一、剪切及其实用计算 二、挤压及其实用计算 本节小结,返回,下一张,上一张,小结,38,一、剪切及其实用计算,1工程上的剪切件,1）受力特点 杆件两侧作用大小相等，方向相反，作用线相距很近的外力。 2）变形特点 两外力作用线间截面发生

10、错动，由矩形变为平行四边形。(见动画：受剪切作用的轴栓,通过如图3-1所示的钢杆受剪和图3-2所示的联接轴与轮的键的受剪情况，可以看出，工程上的剪切件有以下特点,返回,下一张,上一张,小结,39,因此剪切定义为相距很近的两个平行平面内，分别作用着大小相等、方向相对（相反）的两个力，当这两个力相互平行错动并保持间距不变地作用在构件上时，构件在这两个平行面间的任一（平行）横截面将只有剪力作用，并产生剪切变形,2剪应力及剪切实用计算 剪切实用计算中，假定受剪面上各点处与剪力Q相平行的剪应力相等，于是受剪面上的剪应力为 （3-1） 式中： 剪力； 剪切面积 名义剪切应力 剪切强度条件可表示为,式中：

11、构件许用剪切应力,40,对于如图3-3所示的平键，键的尺寸为 ， 其剪切面积为：,剪切面为圆形时，其剪切面积为,返回,下一张,上一张,小结,41,例3-1 电瓶车挂钩由插销联接，如图3-4a。插销材料为20#钢， ，直径 。挂钩及被联接的板件的厚度分别为 和 。牵引力 。试校核插销的剪切强度,解：插销受力如图3-4b所示。根据受力情况，插销中段相对于上、下两段，沿mm和nn两个面向左错动。所以有两个剪切面，称为双剪切。由平衡方程容易求出,42,插销横截面上的剪应力为,故插销满足剪切强度要求,例3-2 如图3-8所示冲床， kN，冲头 MPa， 冲剪钢板 MPa，设计冲头的最小直径 值 及钢板厚

12、度最大值。 解：（1）按冲头压缩强度计算d 所以 cm,返回,下一张,上一张,小结,43,2）按钢板剪切强度计算 所以 cm,3-2挤压及其实用计算,挤压：联接和被联接件接触面相互压紧的现象， 如图3-5就是铆钉孔被压成长圆孔的情况,有效挤压面：挤压面面积在垂直于总挤压力作用线平面上的投影。 挤压时，以 表示挤压面上传递的力，表示挤压面积，则挤压应力为 （3-3,返回,下一张,上一张,小结,44,式中： 材料的许用挤压应力，一般 对于圆截面： ， 如图3-6c所示,对于平键： ， 如图3-7所示,返回,下一张,上一张,小结,45,解：1.顺纹挤压强度条件为 （a） 2. 顺纹剪切强度条件为 （b,例3-3 截面为正方形的两木杆的榫接头如图所示。已知木材的顺纹许用挤压应力 ，顺纹许用剪切应力 ，顺纹许用拉应力 。若P=40kN，作用于正方形形心，试设计b、a及,返回,下一张,上一张,小结,46,顺纹拉伸强度条件为 （c） 联立（a）、（b）、（c）式，解得,返回,下一张,上一张,小结,47,本章小结 1本章着重研究受剪杆件的剪切应力计算，对剪切实用计算作如下 主要假设： 1）假设剪切面上的剪应力均匀分布，方向与剪力 一致，由此得出剪切强度条件为 2）假设