过程机械3拉压3.1材料力学任务和研究对象

拉伸与压材料力学的任务和研究对直杆拉压的应力与强度条拉压的变形与虎克定材料的力学性能与测交变应力和应力3.1材料力学的基材材料力学的任务：安全 经济,技术经材料力学的研究对象材料力学的研究对象变形固体（构件概念：弹性变形、塑性变构件的类型构件的类型板、壳、杆件基本变形的形式：拉压、弯曲、剪扭材料力学的材料力学的基本假定小变形条件，材料的各向同性假设:材料在各个方向各向同性假设:材料在各个方向的力学性质都相同连连续性假设：物质结构是密实的、连续式

3-1基本的变形形工程实 受力简PPPP AB 拉 C或C 剪 F P PMP转M 内力和截面外力：物体对构件的作用，如约束反力、主动力截面法：假想将杆件切开，使内力转化为外力用静力平衡条件求出截面上内力的方法例 步骤：截、取、代、轴力：沿杆的轴线作用的内力规定——拉压变形时轴力拉为正，压例3-

的内FF (-xF(-F例FFF(-Fx3.2直杆的拉伸和压承受轴向拉压载荷的构件PPNPPCACAB吊构、机架、联结螺栓、支腿、千斤顶的螺3.2直杆的拉伸和压一、直杆轴向拉压时横截面上的应m mFFlFFl

NmA直杆拉压变形的内力：轴力；平面截面假设正应力：＝N/A表示横截面上各点所受规定：拉应力为正，压应力为单位：帕，N/m2

1N/

Pa教材P41：例3-2，计算搅拌釜轴的应3.3直杆拉压时斜截面上的应研究直杆在任意斜截面上的应力分FknFknFF 斜截面上的应力：f=N/A,AAf=N/A=Ncos/A=cos=fcos=cos.cos=/2.(1+cos2=fsin=cos.sin=/2.sin2=(1+cos2)● =sin2●在=0º的截面上max，即横截面上的正应力最大，此时剪力=0。在=45º的截面上max=/2，该截面上的剪应力最大，此时==/2。在=90º的截面上max=0，即纵向截面..4杆轴向拉压时的强度条 σmax<σ0许用应 [σ]=σ0取取许用应力[σ]的理由、必要的强度储备考虑实际情况及必要强度储备后，强度条件为根据强度条件可完成三件工作强度校核截面设计例3-3管道吊杆直径d=8mm，材料为Q235，解：NNPP=PP=P/=199MPa强度不够，不安d

P[]/P[]/4125/

圆整后取吊杆直径d=12mm 已知G=5KN，BC杆d=20mm，材料yByBCAB解：以B铰为研究对象，受力如图列出平衡方程：Fy=0,NBC•sinNBC=(G+Qsin由强度条件=NBC/(d2/4[]，解得[Q]直杆拉压的变形和虎克定FFFFl 对

l1l a

a

a泊松系

＝

金属材料约0.3，表3-ALA

虎克定F

l

将上式两边除以截面积A，则F＝Kl

Kll

112

例题3-12FQ1212FQ121=N1/A1=...l1=Fl1/EA=0.637mm2=N2/A1=...FQ2l2=FQ2l=l1+材料的力学性材料的强度及测一)低碳钢的拉伸试验及其机械性国家标准规定：l=10d力学性能试验强度试验EEKFACFO拉伸时载荷与伸长量曲 e cθFO 拉伸时应力与应变曲σ-ε图四阶屈服阶段ac：屈服现象，屈服s强化阶段ce：强度极限颈缩断裂阶段ek：局部变形阶L1L

L延伸率：，塑性指标，塑性材料和脆性材料截面收缩率：=（A-A1）/A100%二)其它材料拉伸应力应变曲 θO 其它塑性材料拉伸应力-伸σ应变曲脆性材料拉伸应力应变曲三)压缩时的应力应变曲塑性材料压缩时的应力-应变曲脆性材料压缩时的应力-四)材料的冲击韧性及测指材料抵抗冲击载荷的能冲击试验硬度试验五)材料硬度及测表示其它物体对它表面局部压入的能布氏硬瑞典工程师T.A.Brinell于1900年提HB

AF2F

FDdD2dFDdD2d普通碳铸

b

HB 洛氏硬 由美国人Rockwell于1919年提出。P P h-对于A、C级

100

h对于B级

130

h六)温度对材料机械性能的影E/MPaE/MPa无延性转变温

蠕 应力松高温持久试验七)交变载荷作用下的强度问交变载荷＼交变循环特征

r对称循非对称循 -脉动循 强度决定于交变应力的最大循环次交变应力的特八、应力集中的应力集中：因构件外形、承载等突然改变，导致构件局部应力急剧增大的现象。应力集中系数FF

kmaxFF本章主要内容截面法求内拉压变形的外力、内力拉压变形的强度条虎克定律及拉伸和压缩材料的机械性能：强度、塑性、硬度、冲击韧作业：3-2，3-9，3-1123FF QN1-N2-2=F-N3-3=F-FFQQFXX

1

N11A

40MPa2

N22A3

N33A

20MPa