工程力学 教学课件 作者 赵晴 第七章 拉压杆应力、变形分析.ppt

当系统的温度升高时,下列结构中的____不会产生温度应力。 讨 论 题 例7-6 图示钢杆，弹性模量E=200GPa，加工误差和杆长之比 解： ，将杆装在两刚性支座之间，试求装配应力。 例7-7 若上例中,长度为l 的杆刚好装入两刚性支座A、B之间， ,设材料的弹性模量E=200GPa， 装配后， 温度升高 ，求杆件的温度应力。 线膨胀系数 计算变形 解： 材料的力学性质：在外力作用下材料在变形和破坏方面所表现 出的力学性能。 第四节 材料拉伸、压缩时的力学性能 塑性材料：断裂前产生较大塑性变形的材料,如低碳钢 。 脆性材料：断裂前塑性变形很小的材料，如铸铁、石料。 一、试件和实验条件 标准试件（GB/T228-2002 ） L=10d L=5d 圆截面试样： 矩形截面试样： 1.拉伸试样： 2.压缩试样 3.实验条件：常温 20±10°C；静载 匀速、缓慢加载。 万能材料试验机 电子拉力机 二、低碳钢的拉伸（C≤0.3%） （一）荷载变形图和应力应变图 (二)变形发展的四个阶段 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、局部颈缩阶段ef （三）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。 （四）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 卸载定律：材料在卸载过程中应力和应变是线性关系。 冷作硬化或加工硬化：材料的比例极限增高，断后伸长率降低。 冷拉时效：材料在卸载后,放置一段时间,比例极限可进一步增高。 对于没有明显屈服阶段的 塑性材料，用名义屈服极限(规 定非比例延伸强度)σp0.2来表示。 三、其它塑性材料拉伸时的力学性质 塑性材料拉伸的强度特征值 屈服强度σs 或规定强度（如规定非比例延伸强度 ）；抗拉强度σb。 对于铸铁，拉伸时的应力应变曲线为微弯的曲线，没有屈服和颈缩现象，试件突然拉断。断后伸长率约为0.5%。为典型的脆性材料。 σb—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。 四、铸铁拉伸时的力学性质 拉伸与压缩曲线在屈服阶段以前完全相同。 五、低碳钢的压缩 压缩时的强度极限远大于拉伸时的强度极限 六、铸铁的压缩 是衡量脆性材料（铸铁）压缩的唯一强度指标。 塑性材料的主要特点： 塑性指标较高，抗拉断和承受冲击能力较好，其强度指标主要是σs，且拉压时具有同值。 脆性材料的主要特点： 塑性指标较低，抗拉能力远远低于抗压能力，其强度指标只有σb。价格便宜。 七、极限应力的确定 塑性材料： 极限应力 ：材料所能承受的最大应力。 脆性材料： 小 结 一、横截面上的正应力 三、 杆件的纵向变形 二、拉（压）杆强度条件 三类强度计算问题： 强度校核； 截面设计； 确定许用载荷； 四、超静定结构的求解方法： 1、列出独立的平衡方程 2、找变形几何关系 3、物理关系 4、求解方程组 建立补充方程 五、极限应力 塑性材料 ( ) 脆性材料 讨论题 1、拉压杆横截面上的应力如何分布？依据是什么？ 3、什么是许用应力? 2、什么是极限应力?塑性材料、脆性材料的极限应力分别 是什么应力？ 4、什么是强度条件？强度计算有哪三类问题? 5、拉压杆的主要变形是什么变形？计算式如何? 6、轴力沿杆轴线变化时，如何计算杆的变形？ 7、什么是超静定结构？如何确定超静定次数？ 8、在什么结构中可能出现温度应力、装配应力？ 9、确定塑性材料的极限应力最好作什么试验？为什么？ 10、铸铁压缩试件的破坏是正应力引起的吗？ A=10mm2 A=100mm2 10KN 10KN 100KN 100KN 哪根杆先破坏? 返 回 停止 拉（压）杆件的应力变形分析 第七章 与强度设计 第一节 拉伸与压缩杆件的应力与强度设计 第二节 拉伸与压缩杆件的变形 第三节 拉（压）杆静不定问题 第四节 材料受拉伸与压缩时的力学性能 本章重点 拉（压）杆件强度的计算 一、横截面上的正应力 1.实验观察—平面假设，变形前是平面的横截面，变形后仍 然保持为平面且仍垂直于轴线。 演示 第一节 拉伸与压缩杆件的应力与强度设计 问题的提出