材料力学04拉性能

1、 2a已知：l=4m , a=400 mm , F=20 kN , = 24kN/m3求：（1）作轴力图（考虑自重） （2）A、B横截面上的应力FN（kN）上节回顾上节回顾3AFN1. 拉压杆横截面上没有切应力，只有正应力 正应力是均匀分布的，即注意: 这个结论是在分析变形的基础上得到的 上节回顾上节回顾圣维南（Saint-Venant）原理42cos2sin2kkp（2-2）5进一步分析 = 0 ， max= ， = 0 最大正应力所在截面切应力为零 = 45，max = /2 ， =/2 最大切应力所在截面与最大正应力所在截面 夹角为45max45max30 30 2sin2 2cos 横

2、截面横截面纵截面纵截面7小 结 8力学性能 mechanical properties (机械性能) 破坏特性 变形特性目的： 确定材料破坏和变形方面的重要性能指标 强度和变形计算的依据方法：试验 9d工作段工作段 l1.目的 测定材料拉压时的力学性能2.设备 全能试验机3.试件 4.加载方式和记录 渐加静载荷由零开始，缓慢增加， 至终值后数值不再变化或变化很小 记录载荷F 与伸长l 的关系标距 l , l =10d , l = 5d（圆)10低碳钢：含碳量低于0.3lF vs. l1112 缺点 尺寸效应 尺寸不同，曲线不同F vs. l13AFNll14 e p 弹性阶段 elastic

3、stage 特点 变形是完全弹性的 特征应力 弹性极限e elastic limit 比例极限p proportional limit15 e p胡克定律 Hookes Law p E弹性模量 Youngs modulus of elasticity 材料弹性常数（2-3）16 e p E弹性模量 （杨氏模量） 单位 Pa 1GPa = 109 Pa 物理意义 材料抵抗弹性变形的能力 几何意义 - 图比例阶段斜率 17胡克胡克 Robert Hooke (1635-1707)， 英国物理学家，曾任英国皇家学会秘书长。 1648年，胡克的父亲逝世后，家道中落。十三岁的胡克被送到伦敦一个油画匠家里

4、当学徒，后来作过教堂唱诗班的领唱，还当过富豪的侍从。在威斯特敏斯特学校校长的热心帮助下，胡克修完了中学课程。1653年，胡克进入牛津大学里奥尔学院作为工读生学习。 1663年获硕士学位，同年被选为皇家学会正式会员。1676年，胡克发表了著名的弹性定律。 18 特点 材料失去抵抗变形的能力 屈服(流动） yield 应力不增加，变形增加 特征应力 屈服极限s yield limit Q235钢 s= 235 MPa 19滑移线 slip lines 方位与轴线成45 原因最大切应力 机理晶格滑移20特点 应变硬化 strain hardening 材料恢复变形抗力 - 关系非线性 滑移线消失 试

5、件明显变细特征应力 强度极限b ultimate strength b21（局部变形阶段） stage of local deformation特征 颈缩现象 necking断口 杯口状 有磁性 思考原因为何？ 22Zdenek P. Baant23242526%100ll塑性材料 5 ductile materials Q235钢 = 2030脆性材料 5 brittle materials 铸铁 0.5l27 %100AA A 断口原始横截面面积A1 断裂时断口横截面面积A = A - A1 断口处横截面面积改变量 Q235钢 = 602829303132 塑性材料特点 5现象 有的有明显

6、屈服阶段 有的则没有塑性指标 s问题 对无明显屈服阶段的塑性材料, 如何确定强度指标？33一般地一点线应变 由两部分组成：弹性应变 和塑性应变 0.20. 234聚合物聚合物 s s b b35（MPa）（%）100500.451. 强度极限低b b=110=110160MPa160MPa2. 非线性可近似用割线代替3. 无屈服，无颈缩4. 0.5； 5. 平断口 不宜受拉！36(MPa)0.200.10200400， p ， ，与拉伸相同测不出试件呈鼓状压缩试验无意义37400(MPa)3006000.100.05高于拉伸（ 接近4倍） 大于拉伸（接近） 与拉伸不同斜断口可制成受压构件381. 强度、变形计算需要了解材料的力学性能2. 了解材料的力学性能主要是研究 - 曲线 题目1 如何得到 - 曲线（试验） 题目2 如何分析 - 曲线（结合试件）3. 工程材料按其断后伸长率大小分成两大类 塑性材料 脆性材料4. 塑性材料和脆性材料的强度指标不同塑性材料取 或 0.2，脆性材料取 395一般地一点线应变 由两部分组成 弹性应变 和塑性应变 40（MPa）（%）100500.45b s s b bsb4142载荷位移实验曲线载荷位移实验曲线 300mm520mm0.1mm/s43载荷位