2-第二章拉伸、压缩与剪切解析.ppt
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1、第二章第二章 拉伸、压缩与剪切拉伸、压缩与剪切1材料力学 土木工程系 陈爱萍 第二章第二章 拉伸、压缩与剪切拉伸、压缩与剪切2.1 2.1 轴向拉伸与压缩的概念和实例轴向拉伸与压缩的概念和实例2.22.2 轴向拉伸或压缩时横截面上的内力和应力轴向拉伸或压缩时横截面上的内力和应力2.3 2.3 直杆轴向拉伸或压缩时斜截面上的应力直杆轴向拉伸或压缩时斜截面上的应力2.4 2.4 材材料拉伸时的力学性能料拉伸时的力学性能2.5 2.5 材材料压缩时的力学性能料压缩时的力学性能2.6 2.6 温度和时间对材料力学性能的影响温度和时间对材料力学性能的影响2材料力学 土木工程系 陈爱萍 2-7 2-7 失
2、效、安全因数和强度计算失效、安全因数和强度计算2-8 2-8 轴轴向拉伸和压缩时的变形向拉伸和压缩时的变形2-9 2-9 轴向拉伸或压缩时的应变能轴向拉伸或压缩时的应变能2-10 2-10 拉拉伸、压缩超静定问题伸、压缩超静定问题2-11 2-11 温温度应力和装配应力度应力和装配应力2-12 2-12 应力集中的概念应力集中的概念2-132-13 剪切和挤压的实用计算剪切和挤压的实用计算 3材料力学 土木工程系 陈爱萍 2.12.1轴向拉伸与压缩的概念轴向拉伸与压缩的概念受力特征受力特征:外力合力的作用线与杆件的轴线重合变形特征变形特征:轴向伸长或缩短工程范例工程范例:吊车梁的拉杆、吊运重物
3、的钢丝绳、桁 架杆件、柱 4材料力学 土木工程系 陈爱萍 1、内力的概念固有内力固有内力:分子内力分子内力.它是由构成物体的材料的物理性它是由构成物体的材料的物理性质所决定的。质所决定的。(物体在受到外力之前,内部就存在的力)附加内力附加内力:在原有内力的基础上,又添加了新的内力:在原有内力的基础上,又添加了新的内力内力与变形有关内力与变形有关2.22.2 轴向拉伸或压缩时横轴向拉伸或压缩时横截面上的内力和应力截面上的内力和应力 一、轴向拉伸和压缩时的内力、轴力图 5材料力学 土木工程系 陈爱萍 2、内力的计算方法截面法1 1、切、切2 2、去、去3 3、代、代4 4、平、平3、拉压杆横截面上
4、的内力特点 其作用线与杆轴线重合,称为轴力,用FN表示。以拉力为正,压力为负。6材料力学 土木工程系 陈爱萍 内力的正负号规则同一位置处左、右侧截面上内力分量必须具有相同一位置处左、右侧截面上内力分量必须具有相同的正负号。同的正负号。拉力为正压力为负7材料力学 土木工程系 陈爱萍 4、轴力图FAB113F22C2F4KN9KN3KN2KN4KN5KN2KNF2F轴力与截面位置关系的图线称为轴力图轴力与截面位置关系的图线称为轴力图.8材料力学 土木工程系 陈爱萍 二、横截面上的应力1、应力的概念受力杆件某截面上一点的内力分布疏密程度,内力集度。F1FnF3F2应力的国际单位为应力的国际单位为N/
5、mN/m2 2 (帕斯卡)(帕斯卡)1N/m2=1Pa1MPa=106Pa1N/mm21GPa=109Pa9材料力学 土木工程系 陈爱萍 正应力:正应力:正应力:正应力:垂直于截面的应力垂直于截面的应力切应力:切应力:切应力:切应力:与截面相切的应力称为与截面相切的应力称为F1F2AD DFFQyFQzFN10材料力学 土木工程系 陈爱萍 2、轴向拉压时的应力计算平面假设:原为平面的横截面在杆变形后 仍为平面 根据平截面假设和圣维南原理,在离加力点一定距离之外,横截面上各点的纵向变形是均匀的,内力分布也是均匀的,并且垂直于横截面。正应力FN轴力A横截面面积11材料力学 土木工程系 陈爱萍 公式
6、的适用范围:公式的适用范围:(1)(1)外力作用线必须与杆轴线外力作用线必须与杆轴线重合重合,否则横截面上应力,否则横截面上应力将不是均匀分布;将不是均匀分布;(2)(2)距外力作用点较远部分正确,外力作用点附近应力距外力作用点较远部分正确,外力作用点附近应力分布复杂,由于加载方式的不同,只会使作用点附近不分布复杂,由于加载方式的不同,只会使作用点附近不大的范围内受到影响(大的范围内受到影响(圣维南原理圣维南原理)。因此,只要作用)。因此,只要作用于杆端合力作用线与杆轴线重合,除力作用处外,仍可于杆端合力作用线与杆轴线重合,除力作用处外,仍可用该公式计算。用该公式计算。(3)(3)必须是必须是
7、等截面直杆等截面直杆,否则横截面上应力将不是均匀,否则横截面上应力将不是均匀分布,当截面变化较缓慢时,可近似用该公式计算。分布,当截面变化较缓慢时,可近似用该公式计算。12材料力学 土木工程系 陈爱萍 FXF F斜截面上的正应力;斜截面上的切应力FFF2.3 2.3 直杆拉伸或压缩时斜截面上的应力直杆拉伸或压缩时斜截面上的应力 13材料力学 土木工程系 陈爱萍 讨论讨论轴向拉压杆件的最大正应力发生在横截面上。轴向拉压杆件的最大切应力发生在与杆轴线成45截面上。在平行于杆轴线的截面上、均为零。14材料力学 土木工程系 陈爱萍 一、低碳钢拉伸时的力学性能一、低碳钢拉伸时的力学性能 国家标准规定金属
8、拉伸试验方法(GB2282002)LL=10d 长比例试件L=5d 短比例试件2.4 2.4 材料拉伸时的力学性能材料拉伸时的力学性能试件:棒状圆截面杆件试件:棒状圆截面杆件15材料力学 土木工程系 陈爱萍 万能试验机16材料力学 土木工程系 陈爱萍 17材料力学 土木工程系 陈爱萍 低碳钢在拉伸时变形发展的四个阶段:(1 1 1 1)弹性阶段()弹性阶段()弹性阶段()弹性阶段(oaoaoaoa)应应力特征力特征值值:比例极限比例极限材料应力应变成正比的最材料应力应变成正比的最大应力值(服从虎克定律)大应力值(服从虎克定律)弹弹性极限性极限材料只出现弹性变形的应力材料只出现弹性变形的应力极限
9、值极限值 (2 2)屈服阶段()屈服阶段()屈服阶段()屈服阶段(bcbc)现象:现象:现象:现象:磨光试件表面出现与轴线成磨光试件表面出现与轴线成45倾角倾角条纹条纹滑移线,是由于材料晶格发生相对滑移所造成。滑移线,是由于材料晶格发生相对滑移所造成。应力特征值:应力特征值:应力特征值:应力特征值:屈服极限屈服极限衡量材料强度的重要指标衡量材料强度的重要指标 18材料力学 土木工程系 陈爱萍 (3 3)强化阶段()强化阶段()强化阶段()强化阶段(cece)强化现象:强化现象:强化现象:强化现象:材料恢复抵抗变形的能力,要使应变增加,材料恢复抵抗变形的能力,要使应变增加,必须增大应力值。必须增
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- 关 键 词:
- 第二 拉伸 压缩 剪切 解析
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