《拉伸与压缩》ppt课件

1、河河 南南 师师 范范 大大 学学2021.3化 学 与 环 境 科 学 学 院化 学 与 环 境 科 学 学 院化 工、环 境 专 业电电 话：话：00739041：wangxbhtu2.1、资料力学的根本概念、资料力学的根本概念2.1.1义务和研讨对象义务和研讨对象材材 料料 力力 学学2、拉伸与紧缩、拉伸与紧缩资料的机械性能资料的机械性能(或力学性能或力学性能)资料在外力作用下表现出来的性资料在外力作用下表现出来的性能。如：弹性、能。如：弹性、 强度、韧性、硬度和塑性等。强度、韧性、硬度和塑性等。弹性变形弹性变形卸载后可完全恢复消逝的变形。卸载后可完全恢复消逝的变形。塑性剩余变形塑性剩余

2、变形卸载后不能消逝的变形。卸载后不能消逝的变形。构件平安必需满足的构件平安必需满足的3个根本要求：个根本要求： a、具有足够的强度；、具有足够的强度；b、具有一定的刚度；、具有一定的刚度；c、具有足够的稳定性、具有足够的稳定性强度、刚度和稳定性统称为构件的承载才干。强度、刚度和稳定性统称为构件的承载才干。 资料力学的主要义务是分析、计算构件的强度、刚度和稳定资料力学的主要义务是分析、计算构件的强度、刚度和稳定性，为正确处理平安与经济之间的矛盾提供必要的实际根底。性，为正确处理平安与经济之间的矛盾提供必要的实际根底。资料力学中所研讨的一切物体都是变形固体。资料力学中所研讨的一切物体都是变形固体。

3、允许不允许2.1、资料力学的根本概念、资料力学的根本概念2.1.1义务和研讨对象义务和研讨对象2、拉伸与紧缩、拉伸与紧缩反映资料力学性能的主要目的：反映资料力学性能的主要目的：强度性能：抵抗破坏的才干，用强度性能：抵抗破坏的才干，用s和和b表示表示弹性性能：抵抗弹性变形的才干，用弹性性能：抵抗弹性变形的才干，用E表示表示塑性性能：塑性变形的才干，用延伸率塑性性能：塑性变形的才干，用延伸率和截面收缩率和截面收缩率表示。表示。材材 料料 力力 学学2.1、资料力学的根本概念、资料力学的根本概念2.1.2 构件变形的根本方式构件变形的根本方式2、拉伸与紧缩、拉伸与紧缩构件：杆件、板、壳。构件：杆件、

4、板、壳。材材 料料 力力 学学2.1、资料力学的根本概念、资料力学的根本概念2.1.2 构件变形的根本方式构件变形的根本方式2、拉伸与紧缩、拉伸与紧缩1、拉伸、紧缩、拉伸、紧缩2、弯曲、弯曲3、剪切、剪切4、改动、改动材材 料料 力力 学学2.1、资料力学的根本概念、资料力学的根本概念2.1.2 构件变形的根本方式构件变形的根本方式2、拉伸与紧缩、拉伸与紧缩4、改动、改动材材 料料 力力 学学2.1、资料力学的根本概念、资料力学的根本概念2.1.3 内力与截面法内力与截面法2、拉伸与紧缩、拉伸与紧缩 内力由外力所引起，随外力引起的弹性变形而增大，到达一定程度就会引起构件破坏，因此分析内力是处理

5、强、刚度问题的根底。 资料的机械性能多由拉压实验获得，所以本章首先讨论拉压变形及其内力。而构件的内力常用截面法来求。外力外力构件以外物体对构件的作用力。如载荷、约束反力等。构件以外物体对构件的作用力。如载荷、约束反力等。内力内力构件本身的某一部分与相邻部分之间相互作用的力。构件本身的某一部分与相邻部分之间相互作用的力。 或：物体因受外力而变形弹性，其内部各质点原子或：物体因受外力而变形弹性，其内部各质点原子之间因相对位置改动而引起的相互作用力。之间因相对位置改动而引起的相互作用力。0 ,0,FNFNF轴力，拉为正，压为负轴力，拉为正，压为负截面法截面法材材 料料 力力 学学2.1.3 内力与截

6、面法内力与截面法2、拉伸与紧缩、拉伸与紧缩截面法步骤截面法步骤1、在需求求内力处假想用一横截面将构件截开，分成两部分；2、以任一部分为研讨对象；3、在截面上加上内力，以替代另一部分对研讨对象的作用4、写出研讨对象的平衡方程式，解出截面上的内力。 FFFFmmNN轴力图：在选取的一个坐标系里，用纵坐标表示相应截面上的轴力图：在选取的一个坐标系里，用纵坐标表示相应截面上的轴力，横坐标表示相应截面所在的位置，便可用图轴力，横坐标表示相应截面所在的位置，便可用图形表示杆件轴线的变化情况。这种图形称为轴力图。形表示杆件轴线的变化情况。这种图形称为轴力图。例例2-1。P28材材 料料 力力 学学例2-2

7、画图示杆件轴力图。设 解：解：a AB段轴力：段轴力：FX=0 -S1-Q+P=0 S1=P-Q=100-200= -100N BC段轴力：段轴力：FX=0 -S2-Q=0 S2= -Q=-200N 轴力图如右。轴力图如右。100,200PPNQQN bAB段： NPS1001BC段：段： NQPS1002001002CD段： NPS1003拉 拉 压 结论：任一截面上的轴力，等于该截面一侧一切轴向外力的代数和，其中背叛该截面的外力为正，反之为负。材材 料料 力力 学学应力应力: 应力：截面上各点所接受的内力数值。应力：截面上各点所接受的内力数值。 或：单位面积上所接受内力的大小。或：单位面积

8、上所接受内力的大小。2.2、拉伸和紧缩、拉伸和紧缩正应力或法向应力。P之法向分量，与截面垂直。剪应力或切向应力。P之切向分量，与截面相切。应力的单位：PaN/m2、Mpa兆帕、kMPa千兆帕材材 料料 力力 学学2.2.1、直杆受轴向拉伸或紧缩时截面上的应力变化、直杆受轴向拉伸或紧缩时截面上的应力变化2.2、拉伸和紧缩、拉伸和紧缩平面截面假设：变形前的平面横截面变形后依然坚持为平面。平面截面假设：变形前的平面横截面变形后依然坚持为平面。拉压变形满足平面截面假设横截面上内力均布，各点应力均相等。拉压变形满足平面截面假设横截面上内力均布，各点应力均相等。=N/A=F/A 拉应力为正，压应力为负。A

9、为横截面积材材 料料 力力 学学2.2.1、直杆受轴向拉伸或紧缩时截面上的应力变化、直杆受轴向拉伸或紧缩时截面上的应力变化2.2、拉伸和紧缩、拉伸和紧缩=N/A=F/A 拉应力为正，压应力为负。A为横截面积材材 料料 力力 学学CQpA平均应力：00limlimCAAQdQppAdA k点的应力点的应力:2.2.1、直杆受轴向拉伸或紧缩时截面上的应力变化、直杆受轴向拉伸或紧缩时截面上的应力变化2.2、拉伸和紧缩、拉伸和紧缩例例2-3：受力情况如图，截面积：受力情况如图，截面积A=5cm2。求：。求：1、画轴力图；、画轴力图；2、求最大正应力、求最大正应力max。 解：1、画轴力图AB段： 10

10、60XFSkNBC段： 2208060020XFSSkN CD段： kNS3032、求最大正应力4maxmax/60 1000/5 10120SAMPamax材材 料料 力力 学学2.2、拉伸和紧缩、拉伸和紧缩例例2-4 求截面求截面1-1，2-2，3-3上的轴力和上的轴力和应力，画轴力图，知应力，画轴力图，知A=400mm2。 kNNkNNkNN5020304010203020321MPaANMPaANMPaAN1251040010502510400101050104001020633363226311材材 料料 力力 学学2.2、拉伸和紧缩、拉伸和紧缩斜截面斜截面mk的外法线与杆轴的外法线

11、与杆轴x间夹角。逆时针为正。间夹角。逆时针为正。0 xFNFA横截面积；F杆所受拉力。 0cos/cosxqFA横截面上应力 。与斜截面垂直。200coscos(1cos2 )2q12sincossinsin2ooq斜截面上的剪应力。与斜截面平行。 2.2.2、直杆受轴向拉伸或紧缩时斜截面上的应力变化、直杆受轴向拉伸或紧缩时斜截面上的应力变化材材 料料 力力 学学2.2、拉伸和紧缩、拉伸和紧缩两平行截面mk和mk切下的薄片的受力情况如图：2.2.2、直杆受轴向拉伸或紧缩时斜截面上的应力变化、直杆受轴向拉伸或紧缩时斜截面上的应力变化mkkmmmk kmkmkp将两相邻截面拉开使两截面产生相对错动

12、 规定：作用在一个薄片两个截面上的剪应力组成的力偶假设规定：作用在一个薄片两个截面上的剪应力组成的力偶假设是顺时针的，那么剪应力是顺时针的，那么剪应力为正值，反之为负值。为正值，反之为负值。1212sin2sin2()xx 0正，0负， 材材 料料 力力 学学2.2、拉伸和紧缩、拉伸和紧缩2.2.2、直杆受轴向拉伸或紧缩时斜截面上的应力变化、直杆受轴向拉伸或紧缩时斜截面上的应力变化(1)在在=0的截面上的截面上: max0,0(2)在在=45的截面上的截面上: 0max2材材 料料 力力 学学200coscos(1cos2 )2q12sincossinsin2ooq2.2、拉伸和紧缩、拉伸和紧

13、缩2.2.3、直杆受轴向拉伸或紧缩时的强度条件、直杆受轴向拉伸或紧缩时的强度条件max 1NA 许用应力：选取危险应力的假设干分之一作为构件任务时允许的最许用应力：选取危险应力的假设干分之一作为构件任务时允许的最大应力，这种最大的允许应力称为许用应力。以大应力，这种最大的允许应力称为许用应力。以表示表示一、危险应力极限应力、许用应力、平安系数和强度条件一、危险应力极限应力、许用应力、平安系数和强度条件危险应力：杆件在拉伸或紧缩的作用下，当外力到达某一数值时，危险应力：杆件在拉伸或紧缩的作用下，当外力到达某一数值时，杆件开场破坏，这一应力称为危险应力，也被称为其杆件开场破坏，这一应力称为危险应力

14、，也被称为其极限应力。用极限应力。用0表示。表示。 n0n被称为平安系数 ，其值恒大于1。 1式是保证直杆有足够的强度，可以平安可靠地运用的条件，叫做强度条件. 见P47材材 料料 力力 学学2.2、拉伸和紧缩、拉伸和紧缩2.2.3、直杆受轴向拉伸或紧缩时的强度条件、直杆受轴向拉伸或紧缩时的强度条件 NA二、强度条件可处理的问题二、强度条件可处理的问题 1、强度校核；、强度校核；2、截面设计；、截面设计；3、确定许用载荷。、确定许用载荷。 NA材材 料料 力力 学学max NA 2.2、拉伸和紧缩、拉伸和紧缩2.2.3、直杆受轴向拉伸或紧缩时的强度条件、直杆受轴向拉伸或紧缩时的强度条件二、强度

15、条件可处理的问题二、强度条件可处理的问题1、强度校核、强度校核 例例2-5 知油压力知油压力p=2MPa，内径，内径D=75mm，活塞杆直径，活塞杆直径d=18mm，资，资料的许用应力料的许用应力=50MPa，校核活塞杆的强度。，校核活塞杆的强度。 kNpDP84. 842 PadPAN62107 .344强度足够材材 料料 力力 学学2.2、拉伸和紧缩、拉伸和紧缩例例2-6 矩形截面的阶梯轴，矩形截面的阶梯轴，AD段和段和DB段的横截面积为段的横截面积为BC段横截面段横截面面积的两倍。矩形截面的高度与宽度之比面积的两倍。矩形截面的高度与宽度之比h/b=1.4，资料的许用，资料的许用应力应力=

16、160MPa。选择截面尺寸。选择截面尺寸h和和b。 241110875. 1mNA截面设计： 24331025. 1mNA1:2:31AA24311050. 22mAAmmhhmmbb7 .184 .132121材材 料料 力力 学学2.2、拉伸和紧缩、拉伸和紧缩例例2-7 悬臂起重机撑杆悬臂起重机撑杆AB为中空钢管，外径为中空钢管，外径105mm，内径，内径95mm。钢。钢索索1和和2相互平行，且设钢索相互平行，且设钢索1可作为相当于直径可作为相当于直径d=25mm的圆钢的圆钢计算。资料计算。资料=60MPa，确定答应吊重。，确定答应吊重。 030cos15sin0015cos30sin00

17、00021PNYNPTTX钢索2的拉力T2=P，带入方程组解得： )()(74. 135. 31baPTPN而撑杆AB允许的最大轴力为： kNAN2 .94max带入a式得AB杆相应的吊重为： kNNP1 .2835. 3max材材 料料 力力 学学确定许用载荷： 2.2、拉伸和紧缩、拉伸和紧缩例例2-7 悬臂起重机撑杆悬臂起重机撑杆AB为中空钢管，外径为中空钢管，外径105mm，内径，内径95mm。钢。钢索索1和和2相互平行，且设钢索相互平行，且设钢索1可作为相当于直径可作为相当于直径d=25mm的圆钢的圆钢计算。资料计算。资料=60MPa，确定答应吊重。，确定答应吊重。同理，钢索1允许的最

18、大拉力是： kNAY5 .291max代入b式得相应的吊重为： kNTP1774. 1max比较，可知起重机的答应吊重应为17kN。 材材 料料 力力 学学max28.13.35NPkN例2-4,P362.2、拉伸和紧缩、拉伸和紧缩2.2.4、直杆受轴向拉伸或紧缩时的变形应变、直杆受轴向拉伸或紧缩时的变形应变一、纵向应变一、纵向应变L被称为绝对伸长或紧缩，伸长时为正值，紧缩为负值。相对伸长纵向应变、线应变：ll材材 料料 力力 学学伸长时为正值，紧缩为负值2.2、拉伸和紧缩、拉伸和紧缩2.2.4、直杆受轴向拉伸或紧缩时的变形应变、直杆受轴向拉伸或紧缩时的变形应变一、纵向应变一、纵向应变线应变或

19、应变：0limxud uxd xmux为剪应变或角应变，用弧度 线应变由正应力决议剪应变由剪应力决议。 平均应变：材材 料料 力力 学学2.2、拉伸和紧缩、拉伸和紧缩2.2.4、直杆受轴向拉伸或紧缩时的变形应变、直杆受轴向拉伸或紧缩时的变形应变二、横向应变二、横向应变1lllll纵向应变： 为横向应变系数或称为泊松比,因与的符号总是相反，所以又可写为：=- 纵向伸长L=L1-L时， 横向收缩=1- 杆变形后的横向尺寸11横向应变： 材材 料料 力力 学学P382.2、拉伸和紧缩、拉伸和紧缩2.2.4、直杆受轴向拉伸或紧缩时的变形应变、直杆受轴向拉伸或紧缩时的变形应变二、横向应变二、横向应变 为

20、横向应变系数或称为泊松比,它与弹性模量E一样,表示资料的力学性质的一个弹性常数,其数值有实验求出. 材材 料料 力力 学学2.2、拉伸和紧缩、拉伸和紧缩2.2.4、直杆受轴向拉伸或紧缩时的变形应变、直杆受轴向拉伸或紧缩时的变形应变 虎克定律虎克定律三、虎克定律三、虎克定律 当直杆在轴向拉伸或紧缩时，所受外力不超越某一限制时，杆的绝对伸长或绝对缩短l与轴向拉力或轴向压力F及杆长成正比，而与横截面积A成反比，即：FllA引入比例常数E，可得FllEA该式称为虎克定律。将=N/A=F/A， ，带入上式，得：llE 比例常数E称为拉伸或紧缩时资料的弹性模量，表示在拉压时资料抵抗弹性形变的才干；假设其他

21、条件一样，那么E值越大，杆件的伸长或缩短越小。 EA称为抗拉刚度或抗压刚度。材材 料料 力力 学学2.2、拉伸和紧缩、拉伸和紧缩例例2-8 如下图悬臂起重机起吊重物时，由实验测得如下图悬臂起重机起吊重物时，由实验测得BC杆的应杆的应变变=654 10-6，试求，试求BC杆所受的拉力杆所受的拉力NB。知杆的弹性。知杆的弹性模量模量E=2.0105MPa。BC杆直径杆直径d=20mm。562.0 10650 10130EMPa2130(/ 4)204080040.8bNANkM解：由虎克定律求得BC杆的任务应力材材 料料 力力 学学1.5mm3mmABCG+QBC杆所受的拉力Nb为 对照例2-4可

22、以看出，当BC杆的应变=650 10-6时，已超越此杆件的答应承载才干。2.3、资料的机械性质、资料的机械性质一、资料的机械性质能一、资料的机械性质能 所谓资料的机械性质，是指资料从开场受荷载直到被破坏的全过程中，在强度和变形方面表现出来的性能。 资料的机械性质是资料本身所固有的特性，它反映出资料的机械特点，主要包括强度、塑性、韧性和硬度等目的。主要经过实验的方法测定其数据。金属资料金属资料脆性资料脆性资料塑性资料塑性资料材材 料料 力力 学学低碳钢灰铸铁2.3、资料的机械性能、资料的机械性能2.3.1、资料的强度及其测定、资料的强度及其测定A、低碳钢含、低碳钢含C0.25%拉伸拉伸时的机械性

23、质时的机械性质静荷：指加载速度缓慢、载荷添加平稳的载荷。静荷：指加载速度缓慢、载荷添加平稳的载荷。1、拉伸实验、拉伸实验:材材 料料 力力 学学常温常温:指室温指室温静拉伸实验中将资料制成圆或矩形截面试件：两端粗两端粗便于装夹、防止在装夹部分破坏。便于装夹、防止在装夹部分破坏。实验段实验段中间较细等截面部分。其长度称为标距。中间较细等截面部分。其长度称为标距。GB228-87：规定：规定：2.3、资料的机械性能、资料的机械性能2.3.1、资料的强度及其测定、资料的强度及其测定圆截面试件： l =10d10倍试件或5d 5倍试件 ，规定d=10mm；矩形截面试件： 11.3lAlA 或 = 5.

24、65拉伸曲线或拉伸图拉伸曲线或拉伸图:在拉伸实验中，将试件的拉在拉伸实验中，将试件的拉力力F与对应的试件绝对伸长与对应的试件绝对伸长l之间的关系，之间的关系，用一条曲线表示出来，这条曲线即为资料的用一条曲线表示出来，这条曲线即为资料的拉伸曲线。拉伸曲线。材材 料料 力力 学学A、低碳钢含、低碳钢含C0.25%拉伸拉伸时的机械性质时的机械性质2.3、资料的机械性能、资料的机械性能2.3.1、资料的强度及其测定、资料的强度及其测定为消除试件尺寸影响，反映资料本身的性质，可取0/F AP拉力； A0试件原始横截面积。 正应力：正应力：线应变：线应变：0/ll0lll纵向变形量； 0l标距原长。 绘成

25、曲线。曲线大致分为弹性、屈服、强化、颈缩断裂四个阶段。材材 料料 力力 学学2.3、资料的机械性能、资料的机械性能2.3.1、资料的强度及其测定、资料的强度及其测定一、弹性阶段一、弹性阶段特点1：变形为弹性卸载后完全消逝。特点2：在此阶段应力与应变成正比。 OA段为斜直线,应力变化符合虎克定律比例阶段。比例极限比例极限p ：弹性阶段所能接受：弹性阶段所能接受的最大应力。即的最大应力。即A点对点对应的应力值。应的应力值。Q235-A p =200MPa材材 料料 力力 学学2.3、资料的机械性能、资料的机械性能2.3.1、资料的强度及其测定、资料的强度及其测定二、屈服阶段二、屈服阶段 这种应力变

26、化不大应变却显著添加资料好似失去了对变形的抵抗才干的景象，称为屈服或流动。 屈服流动极限屈服流动极限s。屈服阶段的最低应力。屈服阶段的最低应力。 Q235-A S =235MPa 到达屈服极限后资料将出现显著的塑性变形，致使构件不能正常任务，所以是衡量塑性资料强度的重要目的。 材材 料料 力力 学学特点1：应力变化小，但应变变化大。塑性或剩余变形应力卸载后不能消逝的应变。特点2：应力卸载后不能变形消逝。滑移线：应力到达资料屈服极限时出现的一簇簇斜线。2.3、资料的机械性能、资料的机械性能2.3.1、资料的强度及其测定、资料的强度及其测定三、强化阶段三、强化阶段颈缩：当拉力迫使试件变形时，在试件

27、某一薄弱的横截面上发颈缩：当拉力迫使试件变形时，在试件某一薄弱的横截面上发生显著变细的景象。生显著变细的景象。 经过屈服阶段以后，资料又恢复经过屈服阶段以后，资料又恢复了抵抗变形的才干，要使资料继续变了抵抗变形的才干，要使资料继续变形必需添加拉力，这种景象称为资料形必需添加拉力，这种景象称为资料的强化。的强化。 强度极限强度极限b: 强化阶段最高点所对应的应力。为资料所能接受强化阶段最高点所对应的应力。为资料所能接受的最大应力。为塑性资料重要强度目的。的最大应力。为塑性资料重要强度目的。 Q235-A b =400MPa此阶段试件横向尺寸有明显减少。此阶段试件横向尺寸有明显减少。材材 料料 力

28、力 学学特点：应力与应变不符合虎克定律。2.3、资料的机械性能、资料的机械性能2.3.1、资料的强度及其测定、资料的强度及其测定四、颈缩断裂阶段部分变形四、颈缩断裂阶段部分变形1延伸率1100%100%Plll5%为塑性资料；5%为脆性资料。低碳钢：20-30%，铸铁：1%1001AAA低碳钢：=60% 2截面收缩率 ： 材材 料料 力力 学学l1：断裂后试件接合起来的任务段长度。A1：颈缩处最小横截面面积。2114Add1：颈缩处的最细直径。2.3、资料的机械性能、资料的机械性能2.3.1、资料的强度及其测定、资料的强度及其测定B、其他金属资料的机械性质、其他金属资料的机械性质a、其他塑性资

29、料无屈服阶段塑性资料：、其他塑性资料无屈服阶段塑性资料：16Mn钢钢只需弹性和强化阶段，又能产生很大塑性变形。只需弹性和强化阶段，又能产生很大塑性变形。 国标规定以产生0.2%的塑性变形所对应的应力作为资料的名义屈服极限，0.2用表示。其确定方法如上图所示。 材材 料料 力力 学学2.3、资料的机械性能、资料的机械性能2.3.1、资料的强度及其测定、资料的强度及其测定B、其他金属资料的机械性质、其他金属资料的机械性质b、脆性资料铸铁、玻璃钢、陶瓷等、脆性资料铸铁、玻璃钢、陶瓷等 直到被拉断无明显塑性变形，无屈服无颈缩，拉到一定程度即忽然断裂。拉断时的应力称为抗拉强度极限 b 。 b是衡量脆性资

30、料强度的独一目的。是衡量脆性资料强度的独一目的。 脆性资料的脆性资料的b很低，所以不宜作承拉件。很低，所以不宜作承拉件。 铸铁-曲线无明显直线部分，弹性模量E随应力大小改动，通常以割线替代曲线开场部分，称为割线弹性模量。如上图所示。 材材 料料 力力 学学2.3、资料的机械性能、资料的机械性能2.3.1、资料的强度及其测定、资料的强度及其测定C、金属资料紧缩时的机械性质、金属资料紧缩时的机械性质a、塑性资料、塑性资料 金属资料紧缩试件做成圆柱金属资料紧缩试件做成圆柱形，取形，取h=1.53d，为防，为防止压弯，混凝土、石料、木材止压弯，混凝土、石料、木材等非金属材做成立方体。等非金属材做成立方

31、体。 屈服前 - 曲线与拉伸时重合但越压越扁，并不会压溃，所以测不到强度极限b 。所以塑性资料普通不作紧缩实验。 材材 料料 力力 学学2.3、资料的机械性能、资料的机械性能2.3.1、资料的强度及其测定、资料的强度及其测定C、金属资料紧缩时的机械性质、金属资料紧缩时的机械性质b、脆性资料、脆性资料 脆性资料的抗压强度比抗拉强脆性资料的抗压强度比抗拉强度高度高2-4倍，所以铸铁等宜做承压件。倍，所以铸铁等宜做承压件。如机床床身、机座、轴承座等。如机床床身、机座、轴承座等。45材材 料料 力力 学学1、拉伸及紧缩都不存在屈服点。2、紧缩时试件显著变形，最后试件沿轴线4555斜截面破裂。2.3、资

32、料的机械性能、资料的机械性能塑性资料和脆性资料机械性能的主要区别塑性资料和脆性资料机械性能的主要区别1塑性资料在断裂时有明显的塑性变形；而脆性资料在断裂时变形很小；2塑性资料在拉伸和紧缩时的弹性极限、屈服极限和弹性模量都一样，它的抗拉和抗压强度一样。而脆性资料的抗压强度远高于抗拉强度，因此，脆性资料通常用来制造受压零件。材材 料料 力力 学学材材 料料 力力 学学2.3、资料的机械性能、资料的机械性能2.3、资料的机械性能、资料的机械性能2.3.2 温度对资料机械性质的影响温度对资料机械性质的影响高温影响高温影响1高温对短期静载荷实验的影响高温对短期静载荷实验的影响低碳钢：温度低碳钢：温度E

33、抵抗弹性变形的才干下降；抵抗弹性变形的才干下降； p 、s 高于400测不出；400以上不能运用。b先上升然后急剧下降； 抵抗横向变形才干下降。材材 料料 力力 学学低碳钢2.3、资料的机械性能、资料的机械性能2.3.2 温度对资料机械性质的影响温度对资料机械性质的影响高温影响高温影响(2)高温对长期静载荷的影响高温对长期静载荷的影响高温蠕变高温蠕变在高温下承载的构件在高温下承载的构件(碳钢超越碳钢超越400，合金钢超越，合金钢超越 500 ),虽然载荷大小不变，变形虽然载荷大小不变，变形(塑性塑性)却随时间不断添加的景象。却随时间不断添加的景象。引起外观尺寸改动，变形不可恢复。如：汽轮机叶片

34、与轮壳相碰而打碎。引起外观尺寸改动，变形不可恢复。如：汽轮机叶片与轮壳相碰而打碎。 某些发生蠕变的试件，经过一段时间将发生断裂。 蠕变条件：高温暖应力。蠕变条件：高温暖应力。T、应力越大，蠕变变形添加越快。、应力越大，蠕变变形添加越快。应力松弛：由于蠕变作用引起的构件塑性变形不断添加，弹性变应力松弛：由于蠕变作用引起的构件塑性变形不断添加，弹性变形逐渐减小，应力逐渐降低的景象。形逐渐减小，应力逐渐降低的景象。材材 料料 力力 学学特点：载荷大小虽然不变，变形(塑性)却随时间不断添加。2.3、资料的机械性能、资料的机械性能2.3.2 温度对资料机械性质的影响温度对资料机械性质的影响低碳钢的弹性极

35、限和屈服极限有所提高，但延伸率降低，变脆。2、低温对资料力学性能的影响、低温对资料力学性能的影响 临界温度：在低于某一温度时，使资料变的很脆。临界温度：在低于某一温度时，使资料变的很脆。材材 料料 力力 学学2.3、资料的机械性能、资料的机械性能2.3.3 交变应力下的强度问题交变应力下的强度问题交变应力：交变应力：随时间而交替改动其大小或同时改动其大小、方向的应力。r r的取值范围的取值范围: -1r+1: -1r+1 r =+1时，应力为一恒定值； r = -1，称为对称循环；r =0时，称为脉动循环。工程上把交变应力的最小值与最大值的比值作为交变应力的变化特征，并称之为循环特征，以r表示

36、。m inm a xr材材 料料 力力 学学疲劳破坏：长期处在交变应力下任务的构件，由于疲劳破坏：长期处在交变应力下任务的构件，由于“疲劳而发生的破坏。疲劳而发生的破坏。疲劳的本质缘由：资料内部缺陷所引起。2.3、资料的机械性能、资料的机械性能2.3.3 交变应力下的强度问题交变应力下的强度问题交变应力：交变应力：疲劳极限：工程上对于在某一种循环特疲劳极限：工程上对于在某一种循环特征的交变应力作用下能经受无限次征的交变应力作用下能经受无限次循环而不发生破坏的最大应力称为循环而不发生破坏的最大应力称为疲劳极限，以疲劳极限，以r表示。表示。材材 料料 力力 学学71 102.3、资料的机械性能、资

37、料的机械性能2.3.4 平安系数及许用应力平安系数及许用应力材材 料料 力力 学学 n0n平安系数 ，其值恒大于1。且随 0 的根据而改动。构件任务时允许到达的最大应力：出发点出发点:1.客观客观 认识和客观实践之间的差别认识和客观实践之间的差别;2.必要的强度贮藏必要的强度贮藏.0资料的危险应力。塑性资料那么取其屈服极限s或名义屈服极限0.2作为它的危险应力0。脆性资料那么取其抗拉强度b作为它的危险应力0。 0:sssnnn屈服安全系数 0:bbbnnn断裂安全系数n的选取原那么的选取原那么:2.3、资料的机械性能、资料的机械性能2.3.4 资料的冲击韧性及其测定资料的冲击韧性及其测定冲击实

38、验：冲击实验：冲击韧性冲击韧性:衡量资料抵抗冲击才干的目的衡量资料抵抗冲击才干的目的Ak。冲击冲击:极短的时间内速度发生极大的变化。极短的时间内速度发生极大的变化。 如汽锤锻造、落锤打桩、高速飞轮忽然刹如汽锤锻造、落锤打桩、高速飞轮忽然刹车等均属冲击问题。车等均属冲击问题。 冲击物在极短的时间内速度发生很大变化，有时甚至降低为零，表示获得很大的负值加速度。因此在冲击物和受冲构件之间必然作用有很大的作用和反作用力冲击载荷。材材 料料 力力 学学2.3、资料的机械性能、资料的机械性能2.3.4 资料的冲击韧性及其测定资料的冲击韧性及其测定冲击实验：冲击实验：冲击韧性冲击韧性Ak :即冲断试件缺口处

39、单位横截面积所耗费的功即冲断试件缺口处单位横截面积所耗费的功Wk。S为试件缺口处的横截面积。为试件缺口处的横截面积。12() KWG HHNm冲击功。 2GH为剩余能量。 2/KKWSJ cm材材 料料 力力 学学低碳钢常温时普通要求Ak 48J。夏比实验：采用带V型缺口槽的试件来测定其冲击韧性以Akv 表示。2.3、资料的机械性能、资料的机械性能2.3.5 资料的冲击韧性及其测定资料的冲击韧性及其测定冲击实验：冲击实验： 试件上的缺口是为了呵斥应力集中，使断裂从这里开场。 材材 料料 力力 学学 因此冲击韧性值的高低，决议于资料有无迅速塑性变形的才干。韧性高的资料普通都有较高的塑性目的，但塑

40、性较高的资料却不一定都有高的韧性。 试件发生断裂使一个裂纹发生和扩展的过程，在裂纹向前开展的道路上假设塑性变形发生在它的前面，就可以阻止裂纹的长驱直入。它要继续开展，就要耗费更多的能量。 其所以如此，就是由于在静载荷下可以缓慢塑性变形的资料，在动载荷下不一定能迅速塑性变形。 2.3、资料的机械性能、资料的机械性能2.3.5 资料的冲击韧性及其测定资料的冲击韧性及其测定冲击实验：冲击实验：冲击韧性能阐明的问题：冲击韧性能阐明的问题：冷脆景象冷脆景象低温下冲击韧性降低的景象。低碳钢和低合金钢有此低温下冲击韧性降低的景象。低碳钢和低合金钢有此景象，不景象，不 锈钢、铜、铝无此景象。锈钢、铜、铝无此景

41、象。1资料抵抗冲击载荷而不破坏的才干。2资料对微观缺陷的敏感性防止资料在低温下任务时出现低应力脆性断裂。材材 料料 力力 学学2.3、资料的机械性能、资料的机械性能2.3.4 资料的冲击韧性及其测定资料的冲击韧性及其测定2、应力集中的概念、应力集中的概念 工程中的构件不都是等截面杆。如机械零件上常有沟槽、螺纹、圆孔、键槽和台阶等，使构件截面发生突变。应力集中应力集中由于截面忽然变化而引起的应力部分增大的景象。由于截面忽然变化而引起的应力部分增大的景象。应力集中系数：应力集中系数： max0/Kmax发生应力集中截面上的最大应力； 0被减弱截面上的平均应力。材材 料料 力力 学学2.3、资料的机

42、械性能、资料的机械性能2.3.4 资料的冲击韧性及其测定资料的冲击韧性及其测定2、应力集中的概念、应力集中的概念 1塑性资料接受静载荷时可以不思索应力集中的影响有缓和应力集中的作用。或对应力集中有自限性。2应力集中会使组织均匀应力集中会使组织均匀的脆性资料的承载才干大为降的脆性资料的承载才干大为降低低 无屈服阶段，在最大应力处首先产生裂纹到达强度极限时，在裂纹尖端又构成新的应力集中角越尖越严重，最终导致整个构件破坏。 材材 料料 力力 学学2.3、资料的机械性能、资料的机械性能2.3.4 资料的冲击韧性及其测定资料的冲击韧性及其测定2、应力集中的概念、应力集中的概念 3组织不均匀的脆性资料可不

43、思索应力集中影响 如铸铁。因其组织内部存在着导致应力集中的片状石墨，所以构件尺寸变化引起的应力集中对承载才干的影响就不大明显了。 4不论是塑性还是脆性资料，接受交变载荷时必需思索应力集中的影响。 应力集中促使疲劳裂痕的构成，导致疲劳破坏。材材 料料 力力 学学2.3、资料的机械性能、资料的机械性能2.3.4 资料的冲击韧性及其测定资料的冲击韧性及其测定3、弯曲实验冷弯实验。冷不是指低温、弯曲实验冷弯实验。冷不是指低温 目的：检查试件接受塑性变形的才干。 Pd 在试件反面不出现裂纹的条件下,弯心直径d越小、试件弯曲角越大，那么试件接受塑性变形的才干越强。化工设备上主要做钢板或钢板对接焊缝接头的冷

44、弯实验。化工设备上主要做钢板或钢板对接焊缝接头的冷弯实验。材材 料料 力力 学学2.3、资料的机械性能、资料的机械性能2.3.5 资料的硬度及其测定资料的硬度及其测定a.硬度硬度资料抵抗其它物体刻划或压入其外表的才干。资料抵抗其它物体刻划或压入其外表的才干。 根据压入头及加力方式 。b.硬度表示方法：硬度表示方法：材材 料料 力力 学学 对耐磨性精度坚持性及强度等其他机械性质都有一定关系。硬度越高阐明资料抵抗塑性变形才干越大，资料产生塑性变形越困难。硬度测定的特点：方法简单、不破坏试件，经硬度测定过的零件仍可运用。洛氏硬度布氏硬度维氏硬度常用2.3、资料的机械性能、资料的机械性能2.3.5 资料的硬度及其测定资料的硬度及其测定 在布氏硬度实验机上，测出单位压痕面积上的平均压力即布氏硬度值： 222()/0.5()(/)HBS HBWF AFD DDdKgfmmFDd或Mpa，普通不注单位布氏硬度小于450，以普通淬火钢球测定的，用HBS表示。 HB450的