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,截面法的基本步骤：,1.截,在

2、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,现研究杆件截面上任一点的应力,一

3、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),1Pa=1Nm2,在工程实际中常采用的单位:kPa、MPa和GPa,1kPa=1103Pa,1MPa=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,.,12,(1).实验观察,(2).几何关系

4、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,.,16,2.斜截面上的应力,

5、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（或背离）该两

6、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,材料在拉伸

7、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

9、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,.,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错动，由矩

10、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：构件许用剪切

11、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度最大值。解：（1）按

12、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）假设挤压