材料力学-轴向拉伸与压缩（建筑力学）

§5.6-1材料拉伸时的力学性能

力学性能：在外力作用下材料在变形和破坏方面所表现出的力学特性。一试件和实验条件常温、静载目录目录§5.6-1材料拉伸时的力学性能二低碳钢的拉伸目录§5.6-1材料拉伸时的力学性能明显的四个阶段1、弹性阶段ob比例极限弹性极限2、屈服阶段bc（失去抵抗变形的能力）屈服极限3、强化阶段ce（恢复抵抗变形的能力）强度极限4、局部径缩阶段ef目录胡克定律E—弹性模量（GN/m2）§5.6-1材料拉伸时的力学性能两个塑性指标:断后伸长率断面收缩率为塑性材料为脆性材料低碳钢的为塑性材料目录§5.6-1材料拉伸时的力学性能三卸载定律及冷作硬化1、弹性范围内卸载、再加载2、过弹性范围卸载、再加载

材料在卸载过程中应力和应变是线性关系，这就是卸载定律。

材料的比例极限增高，延伸率降低，称之为冷作硬化或加工硬化。目录§5.6-1材料拉伸时的力学性能四其它材料拉伸时的力学性质

对于没有明显屈服阶段的塑性材料，用名义屈服极限σp0.2来表示。目录§5.6-1材料拉伸时的力学性能

对于脆性材料（铸铁），拉伸时的应力应变曲线为微弯的曲线，没有屈服和径缩现象，试件突然拉断。断后伸长率约为0.5%。为典型的脆性材料。

σbt—拉伸强度极限（约为140MPa）。它是衡量脆性材料（铸铁）拉伸的唯一强度指标。目录§5.6-1材料拉伸时的力学性能一试件和实验条件常温、静载目录§5.6-2材料压缩时的力学性能二塑性材料（低碳钢）的压缩

拉伸与压缩在屈服阶段以前完全相同。屈服极限比例极限弹性极限E---弹性摸量目录§5.6-2材料压缩时的力学性能三脆性材料（铸铁）的压缩

脆性材料的抗拉与抗压性质不完全相同

压缩时的强度极限远大于拉伸时的强度极限目录§5.6-2材料压缩时的力学性能目录§5.6-2材料压缩时的力学性能一、安全因数和许用应力工作应力极限应力塑性材料脆性材料塑性材料的许用应力脆性材料的许用应力目录n—安全因数—许用应力§5.7轴向拉（压）的强度条件及应用二、强度条件根据强度条件，可以解决三类强度计算问题1、强度校核：2、设计截面：3、确定许可载荷：目录§5.7轴向拉（压）的强度条件及应用例题

AC为50×50×5的等边角钢，AB为10号槽钢，〔σ〕=120MPa。确定许可载荷F。解：1、计算轴力（设斜杆为1杆，水平杆为2杆）用截面法取节点A为研究对象2、根据斜杆的强度，求许可载荷AFα查表得斜杆AC的面积为A1=2×4.8cm2目录§5.7轴向拉（压）的强度条件及应用3、根据水平杆的强度，求许可载荷AFα查表得水平杆AB的面积为A2=2×12.74cm24、许可载荷目录§5.7轴向拉（压）的强度条件及应用§5.8应力集中的概念

常见的油孔、沟槽等均有构件尺寸突变，突变处将产生应力集中现象。即理论应力集中因数1、形状尺寸的影响：2、材料的影响：

应力集中对塑性材料的影响不大；应力集中对脆性材料的影响严重，应特别注意。目录

尺寸变化越急剧、角越尖、孔越小，应力集中的程度越严重。§5.3轴向拉伸与压缩的概念§5.3轴向拉伸与压缩的概念

作用在杆件上的外力合力的作用线与杆件轴线重合，杆件变形是沿轴线方向的伸长或缩短。拉（压）杆的受力简图FF拉伸FF压缩§5.3轴向拉伸与压缩的概念受力特点与变形特点：§5.3轴向拉伸与压缩的概念实际工程中轴向拉压杆件实例§5.4轴向拉伸或压缩时横截面上的内力和应力

1、截面法求内力FFmmFFNFFN(1)假想沿m-m横截面将杆切开(2)留下左半段或右半段(3)将弃去部分对留下部分的作用用内力代替(4)对留下部分写平衡方程求出内力即轴力的值§5.4轴向拉伸或压缩时横截面上的内力和应力2、轴力：截面上的内力FFmmFFNFFN

由于外力的作用线与杆件的轴线重合，内力的作用线也与杆件的轴线重合。所以称为轴力。3、轴力正负号：

拉为正、压为负4、轴力图：轴力沿杆件轴线的变化§5.4轴向拉伸或压缩时横截面上的内力和应力已知F1=10kN；F2=20kN；F3=35kN；F4=25kN;试画出图示杆件的轴力图。11例题FN1F1解：1、计算各段的轴力。F1F3F2F4ABCD2233FN3F4FN2F1F2AB段BC段CD段2、绘制轴力图。§5.4轴向拉伸或压缩时横截面上的内力和应力§5.4轴向拉伸或压缩时横截面上的内力和应力

杆件的强度不仅与轴力有关，还与横截面面积有关。必须用应力来比较和判断杆件的强度。

在拉（压）杆的横截面上，与轴力FN对应的应力是正应力。根据连续性假设，横截面上到处都存在着内力。于是得静力关系：§5.4轴向拉伸或压缩时横截面上的内力和应力

平面假设—变形前原为平面的横截面，变形后仍保持为平面且仍垂直于轴线。横向线ab、cd仍为直线，且仍垂直于杆轴线，只是分别平行移至a’b’、c’d’。观察变形：

§5.4轴向拉伸或压缩时横截面上的内力和应力从平面假设可以判断：（1）所有纵向纤维伸长相等（2）因材料均匀，故各纤维受力相等（3）内力均匀分布，各点正应力相等，为常量

§5.4轴向拉伸或压缩时横截面上的内力和应力

该式为横截面上的正应力σ计算公式。正应力σ和轴力FN同号。即拉应力为正，压应力为负。圣维南原理§5.4轴向拉伸或压缩时横截面上的内力和应力§5.5轴向拉伸或压缩时的变形胡克定律一纵向变形二横向变形钢材的E约为200GPa，μ约为0.25—0.33EA为抗拉刚度泊松比横向应变目录

{§5.5轴向拉伸或压缩时的变形胡克定律目录§5.5轴向拉伸或压缩时的变形胡克定律目录

对于变截面杆件（如阶梯杆），或轴力变化。则§5.6-1材料拉伸时的力学性能

力学性能：在外力作用下材料在变形和破坏方面所表现出的力学特性。一试件和实验条件常温、静载目录目录§5.6-1材料拉伸时的力学性能二低碳钢的拉伸目录§5.6-1材料拉伸时的力学性能明显的四个阶段1、弹性阶段ob比例极限弹性极限2、屈服阶段bc（失去抵抗变形的能力）屈服极限3、强化阶段ce（恢复抵抗变形的能力）强度极限4、局部径缩阶段ef目录胡克定律E—弹性模量（GN/m2）§5.6-1材料拉伸时的力学性能两个塑性指标:断后伸长率断面收缩率为塑性材料为脆性材料低碳钢的为塑性材料目录§5.6-1材料拉伸时的力学性能三卸载定律及冷作硬化1、弹性范围内卸载、再加载2、过弹性范围卸载、再加载

材料在卸载过程中应力和应变是线性关系，这就是卸载定律。

材料的比例极限增高，延伸率降低，称之为冷作硬化或加工硬化。目录§5.6-1材料拉伸时的力学性能四其它材料拉伸时的力学性质

对于没有明显屈服阶段的塑性材料，用名义屈服极限σp0.2来表示。目录§5.6-1材料拉伸时的力学性能

对于脆性材料（铸铁），拉伸时的应力应变曲线为微弯的曲线，没有屈服和径缩现象，试件突然拉断。断后伸长率约为0.5%。为典型的脆性材料。

σbt—拉伸强度极限（约为140MPa）。它是衡量脆性材料（铸铁）拉伸的唯一强度指标。目录§5.6-1材料拉伸时的力学性能一试件和实验条件常温、静载目录§5.6-2材料压缩时的力学性能二塑性材料（低碳钢）的压缩

拉伸与压缩在屈服阶段以前完全相同。屈服极限比例极限弹性极限E---弹性摸量目录§5.6-2材料压缩时的力学性能三脆性材料（铸铁）的压缩

脆性材料的抗拉与抗压性质不完全相同

压缩时的强度极限远大于拉伸时的强度极限目录§5.6-2材料压缩时的力学性能目录§5.6-2材料压缩时的力学性能一、安全因数和许用应力工作应力极限应力塑性材料脆性材料塑性材料的许用应力脆性材料的许用应力目录n—安全因数—许用应力§5.7轴向拉（压）的强度条件及应用二、强度条件根据强度条件，可以解决三类强度计算问题1、强度校核：2、设计截面：3、确定许可载荷：目录§5.7轴向拉（压）的强度条件及应用例题

AC为50×50×5的等边角钢，AB为10号槽钢，〔σ〕=120MPa。确定许可载荷F。解：1、计算轴力（设斜杆为1杆，水平杆为2杆）用截面法取节点A为研究对象2、根据斜杆的强度，求许可载荷AFα查表得斜杆AC的面积为A1=2×4.8cm2目录§5.7轴向拉（压）的强度条件及应用3、根据水平杆的强度，求许可载荷AFα查表得水平杆A