化工设备第二章.ppt

第二章 拉伸与压缩 材料力学的基本概念 拉伸与压缩 材料的机械性质 简单拉、压的超静定问题 一、材料力学的基本概念 1、构件正常工作的条件 3、材料力学的基本假定 关于材料性质的假定：连续、均质、各向同性 5、构件变形的基本形式 6、构件变形的假设平截面 讨论：材料力学与理论力学的区别 力的平移定理？ 力系的等效？ 7、内力与截面法 内力：内力是由外力引起的，使得构件内质点间的距离发生变化而产生的力。 二、拉伸和压缩 拉伸与压缩的外力 拉伸与压缩的内力 拉伸与压缩的应力 拉伸与压缩的强度条件 拉伸与压缩的变形 1、拉伸与压缩的外力 作用线与轴线重合 2、拉伸与压缩的内力-轴力(N) 内力图－轴力图 作业: 2-1, 2-3,2-4,2-8,2-12,2-14 脆性材料的σ—ε曲线 P.43 δ5%的材料属脆性材料 σb E=tanα α 无明显的塑性变形的颈缩现象 （2）压缩试验 塑性材料的压缩σ—ε曲线 拉伸曲线 压缩曲线 P.43 脆性材料压缩时的σ—ε曲线 结论：脆性材料的抗压性能优于抗拉性能 3、温度对材料力学性能的影响 (1). 温度对材料短期静载何力学性能的影响 P.45 (1). 温度对材料短期静载何力学性能的影响 临界温度 中碳钢拉伸的σ—ε曲线 注意：低温压力容器地选材、设计、制造、检验等方面均的特殊要求 P.45 (2). 高温长期静载荷下,时间因素的影响—材料的蠕变 蠕变—— 处于一定温度及定值静应力作用下，材料的变形将随时间的连续，不断地慢慢增长的现象。 低碳钢在538℃时，蠕变量与时间的关系 重要指标: 蠕变极限(σn)-在某一温度下,为使试件在某些方10万小时内的塑性应变值不超过1%,允许试件承受的最高应力值. P.45 在一定的工况下,减小蠕变速度的惟一方法是减小构件内的应力水平. 持久强度(σD)-在某一高温下,在规定时间内不断裂所允许试件承受的最高应力. * * 强度（strength） 构件抵抗破坏的能力 刚度（stiffness) 构件抵抗变体的能力 稳定性（stability） 构件抵抗失稳的能力 2、材料力学的研究对象- 变形固体 关于变形的假定：小变形 4、工程构件的基本类型 杆、 板、壳、体 P29 P29 力平移后，没有改变物体外效应但改变了物体的内效应。因此，力线平移定理和力系等效只能用于求解约束反力，一能用在求内力和变形。 截面法： 截开 选取 取代 平衡 计算步骤： 截开 计算步骤： 选取 取代 平衡 　截面法： m n 截开 选取 取代 平衡 步骤： 根据静力平衡方程求解内力： P27 P27 3、直杆受轴向拉伸或压缩时横截面上的应力 （1）、应力计算 应力的概念 正应力 剪应力 单位: MPa( N/mm2) Pa (N/m2) 1MPa=106Pa 关于应力方向的规定: 拉应力为正,压应力为负 绕物体顺时间转动为正,反之为负 3、直杆受轴向拉伸或压缩时横截面上的应力 杆上所有纵向线伸长相等,横线仍为直线并保持垂直。原来的矩形格被拉长，但直角保持不变 结论：横截面上仅受拉应力，且每点上的正应力值相等 （1）、横截面上的应力计算 P31 公式适用范围 应力集中 3、直杆受轴向拉伸或压缩时横截面上的应力 （1）、任意截面上的应力计算 F F F F P32 3、直杆受轴向拉伸或压缩时横截面上的应力 （1）、任意截面上的应力计算 斜截面面积： 斜截面上应力： 斜截面上正应力： 斜截面上剪应力： ， 结论 P33 3、直杆受轴向拉伸或压缩时横截面上的应力 （1）、任意截面上的应力计算 F F F F 横 截 面 为 破 坏 面 理论依据： （1）强度条件的建立 4、直杆受轴向拉伸或压缩时的强度条件 保证构件安全工作必须： N P34 -材料在拉伸或压缩时的许用应力. -材料在拉伸或压缩时的破坏应力. 构件不被破坏的条件: （２）强度条件应用 强度校核 确定截面尺寸 确定结构允许载荷 例：变截面杆由两种材料制成，AE段为铜质，EC段为钢质。铜的许用应力[σ]=100MPa,钢的许用应力[σ]=160MPa，AB段的横截面面积是BC段的两倍，AAB=10×102mm2.外力作用线沿杆轴线方向，P=60 kN。试对杆进行强度校核。 解题步骤 1. 作内力图 2. 找出危险截面 3. 强度校核 判断结构的允许载荷？ 5、直杆受轴向拉伸或压缩时的变形 虎克定律 绝对