力学(I)第2章答题.ppt

* Ⅳ 强度计算的三种类型 3 计算许可荷载 已知拉 压 杆材料和横截面尺寸，按强度条件确定杆所能容许的最大轴力，进而计算许可荷载。FN,max A[s] ，由FN,max计算相应的荷载。 2 截面选择 已知拉 压 杆材料及所受荷载，按强度条件求杆件横截面面积或尺寸。 1 强度校核 已知拉 压 杆材料、横截面尺寸及所受荷载，检验能否满足强度条件 对于等截面直杆即为 * 试选择如图 a 所示桁架的钢拉杆DI的直径d。已知：F 16 kN，[s] 120 MPa。 例题 2-8 * 1. 用m-m截面将桁架截开由图中 b 所示分离体的平衡方程SMA 0，即 例题 2-8 * 2. 求所需横截面面积并求钢拉杆所需直径 由于圆钢的最小直径为10 mm，故钢拉杆DI采用f10的圆钢。 例题 2-8 * 图 a 所示三角架中，AC杆由两根 80 mm ? 80 mm?7 mm等边角钢组成，AB杆由两根10号工字钢组成。两种型钢的材料均为Q235钢，[s] 170 MPa。试求许用荷载[F]。 例题 2-9 * 1. 由结点 A 图b 的平衡方程 （拉） （压） 解得 例题 2-9 * 2. 计算各杆的许用轴力 先由型钢表查出相应等边角钢和工字钢的横截面面积，再乘以2得 由强度条件 得各杆的许可轴力： 杆AC的横截面面积 杆AB的横截面面积 例题 2-9 * 3. 求三角架的许用荷载 先按每根杆的许用轴力求各自相应的许用荷载 该三角架的许用荷载应是[F1]和[F2]中值小的一个，所以 例题 2-9 * [F] [F2] 280.7kN时 结构是不安全的 1. [F] [F1] 184.6kN时 结构是安全的 例题 2-9 * §2-8 应力集中的概念 应力集中（stress concentration）： 由于杆件横截面骤然变化而引起的应力局部骤然增大。 * 按线弹性理论或相应的数值方法得出的最大局部应力smax与该截面上名义应力snom之比，即 理论应力集中因数： 其中Kts的下标ts表示是对应于正应力的理论应力集中因数。名义应力snom为截面突变的横截面上smax作用点处按不考虑应力集中时得出的应力 对于轴向拉压的情况即为横截面上的平均应力 。 具有小孔的均匀受拉平板， Kts≈3。 * 应力集中对强度的影响 塑性材料制成的杆件受静荷载情况下： 荷载增大进入弹塑性 极限荷载 * 均匀的脆性材料或塑性差的材料 如高强度钢 制成的杆件即使受静荷载时也要考虑应力集中的影响。 非均匀的脆性材料，如铸铁，其本身就因存在气孔等引起应力集中的内部因素，故可不考虑外部因素引起的应力集中。 塑性材料制成的杆件受静荷载时，通常可不考虑应力集中的影响。 * * 实验装置（万能试验机） * 拉伸试验录象 * Ⅱ. 低碳钢试样的拉伸图及低碳钢的力学性能 拉伸图 纵坐标——试样的抗力F 通常称为荷载 横坐标——试样工作段的伸长量 * 低碳钢试样在整个拉伸过程中的四个阶段： 1 阶段Ⅰ——弹性阶段 变形完全是弹性的，且Dl与F成线性关系，即此时材料的力学行为符合胡克定律。 * 2 阶段Ⅱ——屈服阶段 在此阶段伸长变形急剧增大，但抗力只在很小范围内波动。 此阶段产生的变形是不可恢复的所谓塑性变形；在抛光的试样表面上可见大约与轴线成45°的滑移线 ，当α ±45°时ta 的绝对值最大 。 * 3 阶段Ⅲ——强化阶段 * 卸载及再加载规律 若在强化阶段卸载，则卸载过程中F-Dl关系为直线。可见在强化阶段中，?l Dle+Dlp。 卸载后立即再加载时，F-Dl关系起初基本上仍为直线 cb ，直至当初卸载的荷载——冷作硬化现象。试样重新受拉时其断裂前所能产生的塑性变形则减小。 * 4 阶段Ⅳ——局部变形阶段 试样上出现局部收缩——颈缩，并导致断裂。 * 低碳钢的应力—应变曲线 s - e曲线 为消除试件尺寸的影响，将低碳钢试样拉伸图中的纵坐标和横坐标换算为应力s 和应变e，即 ， 其中：A——试样横截面的原面积， l——试样工作段的原长。 * 低碳钢 s-e曲线上的特征点： 比例极限sp proportional limit 弹性极限se elastic limit 屈服极限ss 屈服的低限 yield limit 强度极限sb 拉伸强度 ultimate strength Q235钢的主要强度指标：ss 240 MPa，sb 390 MPa * 低碳钢拉伸试件图片 低碳钢拉伸是试件破坏断口图片 * 低碳钢的塑性指标： 伸长率 断面收缩率： A1——断口处最小横截面面积。 Q235钢：y≈60% Q235钢： 通常d 5%的材料称为塑性材料 * 注意： 1 低碳钢的