工程力学(下)chapt2

《工程力学(下)chapt2》由会员分享，可在线阅读，更多相关《工程力学(下)chapt2（82页珍藏版）》请在文档大全上搜索。

1、第二章第二章 拉伸拉伸. .压缩与剪压缩与剪切切钢压杆钢压杆 1、受力特点受力特点：外力或外力或其合力的作用线沿杆轴其合力的作用线沿杆轴 2、变形特点变形特点：主要主要变形为轴向伸长或缩短变形为轴向伸长或缩短 3、轴向荷载（外力）轴向荷载（外力）：作用线沿杆件轴线的荷载作用线沿杆件轴线的荷载 拉杆拉杆压杆压杆FFFF第一节第一节 轴向拉伸和压缩的概念轴向拉伸和压缩的概念轴向拉伸和压缩轴向拉伸和压缩FF 一、一、内力内力1、内力的概念、内力的概念F原有内力原有内力材料力学中的内力材料力学中的内力F附加内力附加内力第二、三节第二、三节 轴向拉伸和压缩时横截面上内力、应力轴向拉伸和压缩时横截面上内力

2、、应力轴向拉伸和压缩轴向拉伸和压缩FF+F 2、截面法、轴力截面法、轴力FIFFIIIFIIFNxS SFX=0：+FN- -F=0 FN= =FxS SFX=0：-FN+ +F=0 FN= =FFN截面法截面法切取切取代替代替平衡平衡单位：单位：N(牛顿牛顿)或或kN(千牛千牛)规定规定： 轴力拉为正，轴力压为负。轴力拉为正，轴力压为负。轴向拉伸和压缩轴向拉伸和压缩注意注意：（1）在采用截面法之前不允许使用力的可传性原理；）在采用截面法之前不允许使用力的可传性原理；思考题：思考题： 在下列哪些计算时，可应用在下列哪些计算时，可应用“力的可传性原理力的可传性原理”：（A）支反力）支反力 （B）

3、内力）内力 （2）在采用截面法之前不允许预先将杆上荷载用一个）在采用截面法之前不允许预先将杆上荷载用一个静力等效的相当力系代替。静力等效的相当力系代替。轴向拉伸和压缩轴向拉伸和压缩1122336KN18KN8KN4KN6KN116KN18KN226KN18KN8KN33= 0X0611=-N018622=+-N0818633=-+-NKNN611=-KNN1218622-=-=-KNN4818633-=+-=-KNN433-=-3、轴力图、轴力图（1）集中外力多于两个时，分段用截面法求轴力，作）集中外力多于两个时，分段用截面法求轴力，作轴力图轴力图。 150kN100kN50kN （2）轴力图

4、中：横坐标代表横截面位置，纵轴代表轴力大小。）轴力图中：横坐标代表横截面位置，纵轴代表轴力大小。标出轴力值及正负号（一般：正值画上方，负值画下方）。标出轴力值及正负号（一般：正值画上方，负值画下方）。（3）轴力只与外力有关，截面形状变化不会改变轴力大小。）轴力只与外力有关，截面形状变化不会改变轴力大小。FN +- -轴向拉伸和压缩轴向拉伸和压缩例一例一 作图示杆件的轴力图，并指出作图示杆件的轴力图，并指出| FN |maxIIIIII | FN |max=100kNFN2= - -100kN100kNIIIIFN2FN1=50kNIFN1I50kN50kN100kNKN2KN4KN3KN3作轴

5、力图作轴力图11-22 -33-NXKN2KN1KN3 - + -= 0XKNN211-=-KNN13222=+-=-KNN333-=-5010520+CABD600300500400E40kN55kN 25kN20kN)(FkNNmax5050= =二、二、 横截面及斜截面上的应力横截面及斜截面上的应力1、应力的概念、应力的概念应力应力：杆件截面上的：杆件截面上的 分布内力集度分布内力集度AFp=平均应力平均应力AFAFpAddlim0=p正应力正应力切应力切应力应力特征应力特征 ：（1）必须明确截面及点的位置；）必须明确截面及点的位置；（2）是矢量，）是矢量，1)正应力：正应力： 拉为正，

6、拉为正， 2) 切应力切应力顺时针为正；顺时针为正；（3）单位：）单位：Pa(帕帕)和和MPa(兆帕兆帕) 1MPa=106Pa轴向拉伸和压缩轴向拉伸和压缩FAp单位：帕Pa）（2mN=aaPMP610=aaPGP910=aMP）2mmN兆帕兆帕FF1122112 2 假设：假设： 平面假设平面假设 横截面上各横截面上各点处仅存在正应点处仅存在正应力并沿截面均匀力并沿截面均匀分布分布。轴向拉伸和压缩轴向拉伸和压缩=：横截面面积：横截面上的轴力AFAFAFNN拉应力拉应力为为正正，压应力压应力为为负负。 对于等直杆对于等直杆 当有多段轴力时，最大轴力所对应的当有多段轴力时，最大轴力所对应的截面截

7、面-危险截面。危险截面。 危险截面上的正应力危险截面上的正应力-最大工作应力最大工作应力AFmax,Nmax=FNFFNF2、拉压杆横截面上的应力、拉压杆横截面上的应力50MPa52)1035(41050MPa191)1020(41060023333N323322N211N1=-AFAFAF轴向拉伸和压缩轴向拉伸和压缩 例例二二 作图示杆件的轴力图，并求作图示杆件的轴力图，并求1-1、2-2、3截面的应力。截面的应力。f f 30f f 20f f 3550kN60kN40kN30kN1133222060kN图NFkN50kN6003N2N1N=FFF+解解: :KNGPN5 .17111-=

8、-=-KNGGPN5 .272122-=-=-MPaAN438.02 .02 .05 .17111111-=-=-MPaAN172. 04 . 04 . 05 .27222222-=-=-22 -11 -FABCFF3000400037024021 kNN50501 1- -= =- -= =FFkNN1501503 32 2- -= =- -= =FFMPa.N/m.2N87870 0101087870 024240 024240 050000500006 61 11 11 1- -= = - -= = - -= = =AF MPa1 . 1N/m101 . 137. 037. 015000

9、02622N2-=-=-=AFmax 横截面横截面-是指垂直杆轴线方向的截面；是指垂直杆轴线方向的截面；斜截面斜截面-是指任意方位的截面。是指任意方位的截面。FFFNppcoscos0=AFp2coscos= p2sin2sin0= p全应力：全应力：正应力：正应力：切应力：切应力：1） =00时，时， max2）450时，时， max=/2 轴向拉伸和压缩轴向拉伸和压缩3、拉压杆斜截面上的应力、拉压杆斜截面上的应力例例2-4 木立柱承受压力，上面放有钢块。如图木立柱承受压力，上面放有钢块。如图2-13所示，所示，钢块截面积钢块截面积 为为 cm2， MPa，木柱截，木柱截面积面积 cm2，求

10、，求30度方向剪应力大小及指向。度方向剪应力大小及指向。1A2235=钢88=2A 解：（解：（1）计算木柱压力，）计算木柱压力， 因为因为: kN（压力）（压力）（2）计算木柱的剪应力横截面上）计算木柱的剪应力横截面上: 指向如图所示。指向如图所示。301AP=钢141022103546=-1AP钢Mp95. 0)302sin(2030-=-=Mp19. 21010641014AP6432=- 材料力学性质材料力学性质：材料在外力作用下，强度和变形方：材料在外力作用下，强度和变形方面所表现出的特性。面所表现出的特性。第四、五节第四、五节 材料在拉伸和压缩时的力学性能材料在拉伸和压缩时的力学性

11、能 轴向拉伸和压缩轴向拉伸和压缩与夹头配合L标距（试验段长度）d圆形 L10d或5d 拉伸实验拉伸实验主要仪器设备：主要仪器设备：万能试验机万能试验机 卡尺卡尺 直尺直尺 千分表等千分表等试验条件：常温、试验条件：常温、静载静载1、低碳钢拉伸时的力学性能、低碳钢拉伸时的力学性能轴向拉伸和压缩轴向拉伸和压缩 低碳钢低碳钢(C0.3%)拉伸实验及力学性能拉伸实验及力学性能Oepsb线弹性阶段线弹性阶段屈服阶段屈服阶段强化阶段强化阶段颈缩阶段颈缩阶段应力应力-应变（应变（-）图）图p-比例极限比例极限e-弹性极限弹性极限s-屈服极限屈服极限b-强度极限强度极限强度指标强度指标1). 弹性阶段弹性阶段