第03章材料的力学性质 拉压杆的强度计算

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1、材料力学材料力学 第三章第三章 材料的力学性质材料的力学性质 拉压杆的强度计算拉压杆的强度计算3. .1 应力应力应变曲线应变曲线3. .2 高温下材料的性质高温下材料的性质*3. .3 加载速率对材料力学性质的影响加载速率对材料力学性质的影响*3. .4 材料的疲劳强度材料的疲劳强度*3. .5 许用应力和安全因数许用应力和安全因数3. .6 轴向拉压杆的强度及变形计算轴向拉压杆的强度及变形计算3. .7 简单拉压超静定问题简单拉压超静定问题3. .8 剪切和挤压的实用计算剪切和挤压的实用计算第三章第三章 材料的力学性质材料的力学性质 拉压杆的强度计算拉压杆的强度计算3. .1 应力应力应变

2、曲线应变曲线一、一、标准试样标准试样二、二、低碳钢在拉伸与压缩时的应力低碳钢在拉伸与压缩时的应力应变曲线应变曲线三、灰三、灰铸铁在拉伸与压缩时的应力铸铁在拉伸与压缩时的应力应变曲线应变曲线四、脆性材料在桥中的应用四、脆性材料在桥中的应用3. .1 应力应力应变曲线应变曲线材料的力学性能材料的力学性能 变形变形与与破坏破坏等方面的特性等方面的特性试验条件：试验条件： 2. .加载方式：加载方式：静载静载、动载、动载低碳钢低碳钢和和灰铸铁灰铸铁是力学性能比较典型的常用工程材料是力学性能比较典型的常用工程材料 在载荷作用下材料所表现出的在载荷作用下材料所表现出的 1. .环境温度：环境温度：常温常温

3、( (室温室温) )、低温、高温、低温、高温3. .1 应力应力应变曲线应变曲线一、标准试样一、标准试样 采用标准试样的目的：采用标准试样的目的： 为了比较不同材料的力学性能为了比较不同材料的力学性能3. .1 应力应力应变曲线应变曲线ld1. .拉伸试样拉伸试样l 标距标距dl10 dl5 （1）圆形截面圆形截面一、一、标准试样标准试样3. .1 应力应力应变曲线应变曲线一、一、标准试样标准试样（2）矩形截面矩形截面ltbl 标距标距 或或Al3 .11 Al65. 5 1. .拉伸试样拉伸试样3. .1 应力应力应变曲线应变曲线（1）短圆柱形短圆柱形ld（2） 立方形立方形2. .压缩试样

4、压缩试样l = 1.5 3.0 d一、一、标准试样标准试样3. .1 应力应力应变曲线应变曲线二二、低碳钢在拉伸与压缩时的应力、低碳钢在拉伸与压缩时的应力应变曲线应变曲线1. .低碳钢在拉伸时的应力低碳钢在拉伸时的应力应变曲线应变曲线FFFFO lbseFp lafcbqhghdeEAFl （1）拉伸图（载荷拉伸图（载荷变形图、变形图、F l 图）图）3. .1 应力应力应变曲线应变曲线 F l 图与图与 A 和和 l 有关有关 反映该试样在反映该试样在某一标距某一标距下的力学性能下的力学性能 材料的力学性能应与试样的几何尺寸无关材料的力学性能应与试样的几何尺寸无关 将载荷将载荷变形图变形图改

5、造改造成应力成应力应变图应变图3. .1 应力应力应变曲线应变曲线 （ 曲线曲线）llAF 取：取：（2）应力应力应变曲线应变曲线 做法：做法： O bse pafcbqhghde3. .1 应力应力应变曲线应变曲线a. .弹性阶段弹性阶段( (Ob) ) 线弹性阶段线弹性阶段( (Oa) )变形过程的四个阶段：变形过程的四个阶段： 应力与应变成正比应力与应变成正比 tan 即：即： E 胡克定律胡克定律常数常数 E O bse pafcbqhghde3. .1 应力应力应变曲线应变曲线a. .弹性阶段弹性阶段( (Ob) ) 线弹性阶段线弹性阶段( (Oa) )比例极限比例极限( ( p)

6、)线弹性阶段最高点线弹性阶段最高点 a 所对应的所对应的应力值应力值变形过程的四个阶段：变形过程的四个阶段： E 弹性极限弹性极限( ( e) )弹性阶段最高点弹性阶段最高点 b 所对应的所对应的应力值应力值 O bse pafcbqhghde3. .1 应力应力应变曲线应变曲线屈服应力屈服应力( ( s) )屈服阶段最低点屈服阶段最低点 d 所对应的所对应的应力值应力值变形过程的四个阶段：变形过程的四个阶段：b. .屈服阶段屈服阶段( (be) ) 又称为又称为屈服点屈服点 ( (流动阶段流动阶段) ) O bse pafcbqhghde3. .1 应力应力应变曲线应变曲线变形过程的四个阶段

7、：变形过程的四个阶段：b. .屈服阶段屈服阶段( (be) )45 划移线 ( (流动阶段流动阶段) ) O bse pafcbqhghde3. .1 应力应力应变曲线应变曲线抗拉强度抗拉强度( ( b) )强化阶段最高点强化阶段最高点 e 所对应的所对应的应力值应力值变形过程的四个阶段：变形过程的四个阶段：c. .强化阶段强化阶段( (eg) ) O bse pafcbqhghde3. .1 应力应力应变曲线应变曲线d. .颈缩颈缩阶段阶段( (gh) )：变形过程的四个阶段：变形过程的四个阶段： ( (局部变形局部变形阶段阶段) ) O bse pafcbqhghde3. .1 应力应力应

8、变曲线应变曲线在强化在强化阶段卸载时阶段卸载时（3）两个现象两个现象即：即：卸卸卸卸 E 使材料的比例极限提高，塑性变形减小的现象使材料的比例极限提高，塑性变形减小的现象2. .冷作硬化冷作硬化 卸载时的应力与应变成线性关系卸载时的应力与应变成线性关系1. .卸载定律卸载定律 O bse pafcbfqhghpdepe3. .1 应力应力应变曲线应变曲线（4）两个塑性指标两个塑性指标a. .断后断后伸长率伸长率lAlA%100 lll 规定：规定： = 10 1，根据材料的性能与工程等级等因素而定根据材料的性能与工程等级等因素而定nu 保证材料保证材料安全工作安全工作的最大应力值的最大应力值保

9、证材料安全工作的安全储备保证材料安全工作的安全储备 脆性材料脆性材料塑性材料塑性材料 bbssnn 第三章第三章 材料的力学性质材料的力学性质 拉压杆的强度计算拉压杆的强度计算3. .6 轴向拉压杆的强度及变形计算轴向拉压杆的强度及变形计算一、强度条件一、强度条件二、强度计算的三类问题二、强度计算的三类问题三、变形的计算三、变形的计算3. .6 轴向拉压杆的强度及变形计算轴向拉压杆的强度及变形计算一、强度条件一、强度条件maxNmax AFmaxN AF对于对于等直杆等直杆3. .6 轴向拉压杆的强度及变形计算轴向拉压杆的强度及变形计算二、二、强度计算的三类问题强度计算的三类问题 2. .选择

10、选择截面截面： 1. .校核强度：校核强度： 3. .确定确定最大最大( (许用许用) )载荷载荷： maxNmax AFmaxN FA maxN AF 已知已知 、F 和和 A，检验，检验已知已知 和和 F ，求，求已知已知 和和 A，求，求 maxN AFmaxF3. .6 轴向拉压杆的强度及变形计算轴向拉压杆的强度及变形计算例例1 1 某冷镦机的曲柄滑块机构如图所示。镦压时某冷镦机的曲柄滑块机构如图所示。镦压时, ,连杆连杆解：解：1. .求轴力求轴力AB在水平位置。已知：在水平位置。已知：h=1.4b, , =90MPa, ,F=3780kN,由由2. .求横截面面积求横截面面积不计自

11、重。试确定连杆的矩形截面尺寸。不计自重。试确定连杆的矩形截面尺寸。 AB工件工件kN 3780N FFN AF ，得到，得到 N FA bhAFFB23mm 90103780 23mm 1042 3. .6 轴向拉压杆的强度及变形计算轴向拉压杆的强度及变形计算3确定横截面的尺寸确定横截面的尺寸得到得到所以所以hbA mm 173 b由由bh4 . 1 例例1 1 某冷镦机的曲柄滑块机构如图所示。镦压时某冷镦机的曲柄滑块机构如图所示。镦压时, ,连杆连杆解：解：AB在水平位置。已知：在水平位置。已知：h=1.4b, , =90MPa, ,F=3780kN,不计自重。试确定连杆的矩形截面尺寸。不计