機械基础第三章拉压杆件的承载能力.pptVIP

第三章 拉压杆件的承载能力; 解决构件在外力（其它物体对构件的作用力）作用下产生变形和破坏的问题（安全问题）。在实验的基础上，提供一种理论依据和计算方法，保证构件满足安全承载要求（强度、刚度和稳定性）的前提下，选择合理的材料、确定合理的截面形状和几何尺寸，费用低廉。;构件承载能力：;F;轴向拉伸与压缩的变形特点： 轴向拉伸：轴向伸长，横向缩短。 轴向压缩：轴向缩短，横向伸长。;轴向拉伸，对应的外力称为拉力。;G;注意：内力是分析构件强度、刚度、稳定性等问题的基础，但不能衡量构件强度的大小。;P;N;① 较直观的反映出轴力随截面位置变化情况； ② 确定出最大轴力的数值及其所在横截面的位置，即确定危险截面位置，为强度计算提供依据。;例1、图示杆的A、B、C、D点分别作用着大小为5P、8P、4P、P的力，方向如图，试画出杆的轴力图。;2P;轴力图的简便画法： 轴力图，从左画； 无力段，水平线； 遇外力，要跳跃； 力向左，往上跳； 力向右，往下跳； 幅度等于力大小； 无载轴段水平线； 外力之处有突变。;例2 图示一等截面直杆，其受力情况如图所示。试作其轴力图。 ;(3) 作轴力图。;NB=10KN;σ;平面假设：原为平面的横截面在变形后仍为平面。 即所有纵向纤维变形情况相同。; 由平面假设可知，内力在横截面上是均匀分布的。设杆轴力为N，横截面积为A，则应力为：;例 求图示杆件各段横截面上的应力。 已知AAB = ACD = 200mm2， ABC =100mm2，F = 10kN;同理可求得：σBC = 100MPa σCD = 50MPa ; 材料的极限应力是指保证正常工作条件（不变形，不破坏）下，该材料所能承受的最大应力值。;工作应力;（1） 已知载荷N 和横截面面积 A，可以校核强度;例 如图(a)所示为一手动螺杆压力机，两侧立柱的直径 d=40mm，材料的许用应力[σ]=80MPa，压力机的最大压力Fmax=50kN。试校核立柱的强度。;解：(1)立柱轴力;b;解：因锻压时连杆位于水平，二力体连杆所受压力 等于锻压力F，其轴力为;例 图a）所示为一钢木结构。AB为木杆，其截 面AAB=10×103mm2，许用应力 ；BC为钢杆其截面积AAB=600mm2，许用应力 。 试求：B处可吊的最大许可载荷F。;解：(1)受力分析；取节点B为研究对象，受力如图b);对钢杆BC：;长短的变化，即沿轴线方向的变形，称为纵向变形。;纵向绝对变形 △l = l1- l ，;一、变形与应变;二、泊松数;三、胡克定律; (1)杆件所受的应力不应超过屈服极限； (2) ε是沿杆件所受应力σ方向的线应变； (3)在杆件长度l内，杆件的FN、E、A均为常量。;例 如图所示,阶梯形钢杆AAB=ABC=500mm2 ACD=200mm2 ，E=200GPa, 求杆的总长度改变。;（2）求杆的总长度改变; 工程材料的种类：根据其性能可分为塑性材料和脆性材料两大类。低碳钢和铸铁是这两类材料的典型代表，它们在拉伸和压缩时表现出来的力学性能具有广泛的代表性。;拉伸试样 ( l = 10d 或 l = 5d ) ;液压万能材料试验机;注意：1.F-Δl图不能反映材料的性质。因为同一种材料加工成粗细、长短不同的试样，其F-Δl 图不同。;σ-ε图：;（1）弹性阶段oa′;特征：①滑移线：试样表面有与轴 线成45°的线条。 ②卸载：此阶段任何时刻卸载，卸载线（如o1c′）平行于oa,有残余变形或塑性变形（如oo1）。;（3）强化阶段cd;（4）局部缩颈阶段de;（1）伸长率：;强度指标： ，在120MPa～180MPa之间。;压缩试样：;ε;塑性材料和脆性材料力学性能比较;四、应力集中;2.危害：阶梯杆，或杆上具有沟槽、开孔、台肩或螺纹等，其截面尺寸突变处的应力集中往往使得构件在这些地方发生破坏。;稳定平衡;本章结束！ 谢谢大家！