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第三章 构件的拉压强度分析 第一节 构件轴向拉伸与压缩的概念 内容 一 构件的轴向拉伸与压缩 二 构件轴向拉伸与压缩强度计算 横截面上的内力 应力：单位面积上的内力， 单位 N/mm2 。 例12-1：若连杆所受压力为F=115．5kN，截面尺寸b=50mm，h=65mm，材料许用应力[σ]=50MPa，当OA与AB垂直时，试校核连杆的强度。 解：连杆所受的轴力 FN=F=115．5kN 计算连杆截面面积 A=b×h=50mm×65mm=3250mm2 校核连杆的强度，由强度条件得 σ-ε曲线四个阶段 屈服阶段 强化阶段 经过屈服阶段以后，曲线又继续上升，材料又恢复了抵抗变形的能力，这种现象称为材料的强化。 伸长率和断面收缩率 材料的塑性以试件拉断后遗留下来的塑性变形来表示。塑性大小用伸长率和断面收缩率来表示。 塑性材料压缩时的力学性能 脆性材料的力学性能 以灰铸铁为例，它在拉伸 时为一条微弯的曲线，无 屈服现象，不产生颈缩， 变形小，当应力达一定数 值时，突然断裂。 构件的拉伸 小结 * * 包头职业技术学院 机械技术应用基础 构件轴向拉伸与 压缩的强度计算 材料拉伸与压缩 时的力学性能 横截面上的内力 横截面上的应力 拉伸、压缩强度计算 塑性材料拉伸时的力学性能 塑性材料压缩时的力学性能 脆性材料的力学性能 螺栓的轴向拉伸 汽缸连杆的轴向压缩 第一节 构件轴向拉伸与压缩的概念 外力：构件上的载荷与约束力称为外力。 内力：构件内各质点之间相互作用力称为内力。 内力的特点： （1）内力随外力增加而增加。 （2）横截面上的内力分布是均匀 的。 （3）内力的作用线垂直构件杆)的横截面，并 通过截面的形心，这种内力也称为轴力。 第二节 轴向拉伸与压缩的内力与截面法 第三节 横截面上的应力 1 GPa=103MPa=109Pa 内力与应力 横截面上正应力计算方式为 σ的方向规定：拉应力为正，压应力为负。 式中σ ---横截面上的正应力(MPa)； FN---横截面上的轴力(内力)(N)； A---横截面的面积(mm2)。 第四节 构件轴向拉伸与压缩强度计算 为了保证拉、压杆具有足够的强度，必须使其最大正应力σmax(工作应力)小于或等于材料在拉伸(压缩)时的许用应力[σ]。 式中 FN---构件危险截面处的轴力(N)； A--构件危险截面面积(mm2)； [σ]——由材料和热处理所确 定的许用应力（MPa） 。 活塞连杆受力图 B A B 因为σ≤[σ]，所以连杆强度足够。 第五节 材料拉伸与压缩时的力学性能 选择具有典型性的低碳钢作拉伸试验； 标准试件； 设备为材料拉伸实验机； 缓慢加载，直至试件被拉断； 试件受力变形为拉伸曲线。 拉伸试样 低碳钢拉伸时的σ-ε曲线 1 弹性阶段 σP 比例极限 σe 弹性极限 oA段直线的斜率为试件 的弹性模量，用E表示， 也称为材料的刚度。 第五节 材料拉伸与压缩时的力学性能 应力虽然不再增加，但变形却迅速增大，材料犹如失去了变形的抵抗能力，这种现象称为材料屈服。 此时卸载，材料不能恢复原来的形状，称为塑性变形。塑性变形在汽车机械中是不允许的。屈服阶段的最低应力值σs ，称为材料的屈服点。 低碳钢拉伸时的σ-ε曲线 第五节 材料拉伸与压缩时的力学性能 强化阶段中的最高点D所对应的应力是材料承受的最大应力，称为强度或强度极限。强度或强度极限是材料抵抗破坏能力的指标。 低碳钢拉伸时的σ-ε曲线 第五节 材料拉伸与压缩时的力学性能 低碳钢拉伸时的σ-ε曲线 低碳钢拉伸时的σ-ε曲线 应力达到σb后，试件在某一局部范围内横向尺寸突然缩小，形成“颈缩”现象，这 时承载能力急剧下降。最后在颈缩处被拉断。 颈缩阶段 ×100% ×100% 式中 L1---试件拉断后的长度(mm)； L ---试件原始长度(mm)； A1---试件拉断处的横截面面积(mm2)； A ---试件原始横截面面积(mm2)。 第三节 材料拉伸与压缩时的力学性能 塑性材料压缩时，在屈服阶段以前，两曲线基本重合。屈服阶段后，试件愈压愈扁，曲线不断上升，得不到材料压缩时的抗压强度。 低碳钢压缩时的σ-ε曲线 第三节 材料拉伸与压缩时的力学性能 灰铸铁拉伸时的σ-ε曲线 拉伸 拉断 灰铸铁压缩时也无明显的直线部分，无屈服极限，但是强度超过抗拉强度4~5倍，其他脆性材料也具有这样的性质。 第三节 材料拉伸与压缩时的力学性能 脆性材料的力学性能 灰铸铁压缩时的σ-