朱占元-材料力学-第2章 轴向拉伸与压缩.pptVIP

拉伸试验录象 铸铁拉伸破坏试验 常用材料的许用应力约值(适用于常温、静荷载和一般工作条件下的拉杆和压杆） Ⅳ. 金属材料在压缩时的力学性能 低碳钢拉、压时的ss基本相同。 低碳钢压缩时s-e的曲线 低碳钢材料轴向压缩时的试验现象 　　铸铁压缩时的强度极限sb和延伸率δ均比拉伸时大得多； 　　不论拉伸和压缩时在较低应力下其力学行为也只近似符合胡克定律。 灰口铸铁压缩时的s-e曲线 试样沿着与横截面大致成50°~55°的斜截面发生错动而破坏。 材料按在常温(室温)、静荷载(徐加荷载)下由拉伸试验所得伸长率区分为塑性材料和脆性材料。 铸铁压缩破坏断口 铸铁压缩破坏 Ⅴ 几种非金属材料的力学性能 (1) 混凝土压缩时的力学性能 使用标准立方体试块测定 端面润滑时的破坏形式 端面未润滑时的破坏形式 压缩强度sb及破坏形式与端面润滑情况有关。以s-e曲线上s = 0.4sb的点与原点的连线确定“割线弹性模量”。 混凝土的标号系根据其压缩强度标定，如C20混凝土是指经28天养护后立方体强度不低于20 MPa的混凝土。 压缩强度远大于拉伸强度。 木材的力学性能具有方向性，为各向异性材料。如认为木材任何方向的力学性能均可由顺纹和横纹两个相互垂直方向的力学性能确定，则又可以认为木材是正交异性材料。 松木在顺纹拉伸、压缩和横纹压缩时的s -e曲线如图。 (2) 木材拉伸和压缩时的力学性能 木材的横纹拉伸强度很低(图中未示)，工程中也避免木材横纹受拉。木材的顺纹拉伸强度受木节等缺陷的影响大。 (3) 玻璃钢（玻璃纤维与热固性树脂粘合而成的复合材料） 纤维单向排列的玻璃钢沿纤维方向拉伸时的s-e曲线如图中(c)，纤维增强复合材料所用的纤维尚有碳纤维、硼纤维、尼龙纤维等。 Ⅰ. 拉(压)杆的强度条件 强度条件——保证拉(压)杆在使用寿命内不发生强度破坏的条件： 其中：smax——拉(压)杆的最大工作应力，[s]——材料拉伸(压缩)时的许用应力。 2.7 强度条件·安全因数·许用应力 Ⅱ 材料的拉、压许用应力 塑性材料： 　 脆性材料：许用拉应力 其中，ns——对应于屈服极限的安全因数 其中，nb——对应于拉、压强度的安全因数 170 230 160－200 7 10.3 10 170 230 34－54 0.44 0.6 6.4 Q235 16Mn C20 C30 低碳钢 低合金钢 灰口铸铁 混凝土 混凝土 红松（顺纹） 许用应力 /MPa 牌号 材料名称 轴向拉伸 轴向压缩 Ⅲ. 关于安全因数的考虑 　　 (1) 考虑强度条件中一些量的变异。如极限应力(ss，sp0.2，sb，sbc)的变异，构件横截面尺寸的变异，荷载的变异，以及计算简图与实际结构的差异。 　(2) 考虑强度储备。计及使用寿命内可能遇到意外事故或其它不利情况，也计及构件的重要性及破坏的后果。 安全因数的大致范围：静荷载(徐加荷载)下， 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 【例2-8】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。 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 【例2-9】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]。 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