拉伸与压缩杆件的应力变形状态分析与具体强度计算.ppt

第2章 拉伸与压缩杆件 的应力变形分析与强度计算 ; 拉伸和压缩是杆件基本受力与变形形式中最简单的一种，所涉及的一些基本原理与方法比较简单，但在材料力学中却有一定的普遍意义。;;; 此外，起吊重物的钢索、桥梁桁架结构中的杆件等，也都是承受拉伸或压缩的杆件。 ; 第2章 拉伸与压缩杆件的应力变形分析与强度计算 ;斜拉桥承受拉力的钢缆; 第2章 拉伸与压缩杆件的应力变形分析与强度计算 ;? 轴力与轴力图;? 轴力与轴力图;; 绘制轴力图的方法与步骤如下：;;; 解：2. 确定控制面; 3. 应用截面法求控制面上的轴力 用假想截面分别从控制面A、 B' 、B"、 C处将杆截开，假设横截面上的轴力均为正方向（拉力），并考察截开后下面部分的平衡，求得各截面上的轴力： ;3. 应用截面法求控制面上的轴力 用假想截面分别从控制面A、 B' 、B"、C处??杆截开，假设横截面上的轴力均为正方向（拉力），并考察截开后下面部分的平衡，求得各截面上的轴力： ; 3. 应用截面法求控制面上的轴力 用假想截面分别从控制面A、 B' 、B"、C处将杆截开，假设横截面上的轴力均为正方向（拉力），并考察截开后下面部分的平衡，求得各截面上的轴力： ; 3. 应用截面法求控制面上的轴力 用假想截面分别从控制面A、 B' 、B"、C处将杆截开，假设横截面上的轴力均为正方向（拉力），并考察截开后下面部分的平衡，求得各截面上的轴力： ; 4. 建立FN - x坐标系，画轴力图;FN/kN;根据以上分析，绘制轴力图的方法;? 拉、压杆件横截面上的应力;;;;;;;;;? 拉、压杆件的强度设计 ;? 强度条件、安全因数与许用应力 ;? 强度条件、安全因数 与许用应力 ; 所谓强度设计(strength design)是指将杆件中的最大应力限制在允许的范围内，以保证杆件正常工作，不仅不发生强度失效，而且还要具有一定的安全裕度。对于拉伸与压缩杆件，也就是杆件中的最大正应力满足：;这一表达式称为拉伸与压缩杆件的强度条件 ，又称为强度设计准则(criterion for strength design) 。其中[σ]称为许用应力(allowable stress)，与杆件的材料力学性能以及工程对杆件安全裕度的要求有关，由下式确定; 强度计算的依据是强度条件或强度设计准则。据此，可以解决三类强度问题。;? 三类强度计算问题 ; ? 强度校核 已知杆件的几何尺寸、受力大小以及许用应力，校核杆件或结构的强度是否安全，也就是验证是否符合设计准则。如果符合，则杆件或结构的强度是安全的；否则，是不安全的。 ; ? 强度设计 已知杆件的受力大小以及许用应力，根据设计准则，计算所需要的杆件横截面面积，进而设计处出合理的横截面尺寸。 ; ? 确定许可载荷(allowable load) 根据设计准则，确定杆件或结构所能承受的最大轴力，进而求得所能承受的外加载荷。;? 应用举例 ; 螺纹内径d＝15 mm的螺栓，紧固时所承受的预紧力为FP＝20 kN。若已知螺栓的许用应力?σ? ＝150 MPa，; 螺纹内径d＝15 mm的螺栓，紧固时所承受的预紧力为FP＝20 kN。若已知螺栓的许用应力?σ? ＝150 MPa，; 3 ．应用强度条件进行强度校核;;;;;;;;;;? 拉、压杆件的变形分析 ;;;;;;;;;;;;? 拉伸与压缩时材料的力学性能; 通过拉伸与压缩实验，可以测得材料在轴向载荷作用下，从开始受力到最后破坏的全过程中应力和变形之间的关系曲线，称为应力－应变曲线。应力－应变曲线全面描述了材料从开始受力到最后破坏过程中的力学行为。由此即可确定不同材料发生强度失效时的应力值（称为强度指标）和表征材料塑性变形能力的韧性指标。 ;? 应力-应变曲线 ;? 应力-应变曲线 ;;;;;;? 弹性力学性能 ;;;;;? 极限应力值——强度指标 ;;? 屈服应力;;;;; 对于脆性材料，从开始加载直至试样被拉断，试样的变形都很小。而且，在大多数脆性材料拉伸的应力-应变曲线上，都没有明显的直线段，几乎没有塑性变形，也不会出现屈服和颈缩现象，因而只有断裂时的应力值——强度极限。 ;;? 韧性指标 ; 通过拉伸试验还可得到衡量材料韧性性能的指标——延伸率和截面收缩率： ;? 单向压缩时材料的力学行为 ; 材料压缩实验，通常采用短试样。低碳钢压缩时的应力-应变曲线。与拉伸时的应力-应