4+第二章+轴向拉压应力与材料的力学性能.pptVIP

二、连接件破坏形式分析 剪断(1-1截面） 拉断(2-2截面）， 按拉压杆强度条件计算 剪豁(3-3截面）， 边距大于孔径2倍可避免 挤压破坏(连接件接触面） 本节主要讨论1-1截面的剪断与连接件接触面间挤压破坏的假定计算法。 第二章 轴向拉压应力与材料的力学性能 ? 拉压杆横截面和斜截面上的应力 ? 材料力学中应力分析的基本方法 ? 应力分析中的局部效应原理（载荷作用效果） ? 材料的力学性能的相关概念 上 讲 内 容 第二章 轴向拉压应力与材料的力学性能 §2-5 应力集中与材料疲劳 §2-6 失效、许用应力与强度条件 §2-7 连接部分的强度计算 §2-6 应力集中与材料疲劳 一、应力集中 几何尺寸变化的局部效应 smax－最大局部应力 K －应力集中因素 思考：A－A截面上的正应力？ 实际应力与应力集中因数 sn －名义应力 b：板宽 d：孔径 ：板厚 应力集中系数 K （查表） 例：下面受力杆件，哪个截面上的应力可以采用公式 计算 q h 2h/3 1 2 3 二、应力集中对构件强度的影响 脆性材料：在 smax＝sb处首先破坏。 塑性材料：应力分布均匀化。 静载荷作用的强度问题 塑性材料的静强度问题可不考虑应力集中， 脆性材料的强度问题需考虑应力集中， 所有材料的疲劳强度问题需考虑应力集中。 结论 飞机的窗户 标距 试验试件 1954年，英国海外航空公司的两架“彗星”号大型喷气式客机接连失事，通过对飞机残骸的打捞分析发现，失事的原因是由于气密舱窗口处铆钉孔边缘的微小裂纹发展所致，而这个铆钉孔的直径仅为3.175mm。 1984年，中国一大型钢厂从西欧某国引进价值2千多万元人民币的精密锻压机发生曲轴断裂。经过钢厂的工程技术人员和高校的力学工作者通力合作，找到了事故原因：曲轴的弯曲处过渡圆角尺寸过小，造成局部应力集中；加上该处材料微观组织上的加工缺陷(表面上的细小刀痕)，在交变载荷作用下最终导致曲轴断裂。 三、交变应力与材料疲劳 疲劳破坏：在交变应力作用下，构件产生可见裂纹或完全断裂的现象。 连杆 活塞杆 循环应力或交变应力 应力集中对构件的疲劳强度影响极大。 材料力学分析的基本思路 外力 结构 应力 应变 内力 变形 材料性能 强度准则 一、失效与许用应力 §2-7 失效、许用应力与强度条件 失效：断裂、屈服或显著的塑性变形, 使材料不能正常工作。 极限应力 ： 强度极限 （脆性材料） 屈服应力 （塑性材料） 工作应力：构件实际承载所引起的应力。 许用应力：工作应力的最大容许值 n－安全因数，n1 一般工程中 ns=1.5~2.2， nb=3.0~5.0 安全因数的来历：几何尺寸、载荷条件与材料缺陷。 二、强度条件 强度条件：保证结构或构件不致因强度不够而破坏的条件。 等截面杆： 变截面杆： 拉压杆强度条件： 三、强度条件的应用 三类常见的强度问题 校核强度：已知外力， ，A，判断 是否能安全工作？ 截面设计：已知外力， ，确定 确定承载能力：已知A， ，确定 ? 1、材料的[?t]和[?c]一般不相同，需分别校核； 2、工程计算中允许?max超出(5%)[?]以内。 不同的问题对应不同的工程类型 强度条件的应用举例 (1) 求内力（节点A平衡） (2) 求应力（A1，A2横截面积） A 1.校核强度 校核结构是否安全？ 已知F， ，A1，A2， ， 解： 2.确定许用载荷（结构承载能力） 求[F ] 已知 ，A1，A2 ， ， 3.设计截面 已知F， ， ， 设计各杆截面 设计:圆杆 矩形杆A2＝ab 须给定a，b之一或二者关系。 四、强度条件的进一步应用 1.重量最轻设计 已知： 大小 与方向，材料相同 可设计量： 目标：使结构最轻（不考虑失稳） 分析：利用强度条件， 可表为 的函数，结构重量可表为 的函数，并进一步表为 的单变量函数，于是可以由求极值的方法设计。 1.重量最轻设计（续） 解：设材料重度为 结构重量 2.工程设计中的等强度原则 例： d=27mm,D=30mm, =850MPa,套管 ＝250MPa， 试设计套管外径D’ 套管 内管 设计原则讨论： 如果套管太薄，强度不够；但是如果设计得太厚，则套管没坏时可能内管已坏，浪费材料没提高强度。因此合理的设计是套管和内管强度相等。 上述原则称为等强原则，在工程设计中广泛使用。 2.工程设计中的等强度原则（续） 解：