[材料科学]工程力学14-1-c11b.ppt

北京理工大学宇航学院力学系 韩斌 3、刚塑性材料 * * (14-1) 30+4/II 工程力学A (上) 低碳钢和铸铁的拉伸、压缩曲线的比较 5. 轴向拉压破坏现象分析 观察拉、压破坏过程及试件的断口方向： 拉伸 压缩 低碳钢 与轴线成45o斜面 注意轴向拉压时： 横截面上 ? 最大 与轴线成45o斜面上 ? 最大 剪切塑性变形！ 拉断！ 剪断！ 铸铁 与轴线垂直 与轴线成45o斜面 低碳钢的特点：抗拉能力抗剪能力 铸铁的特点：抗拉能力抗剪能力抗压能力 （常用做拉杆） （常用做压杆） 拉伸 压缩 低碳钢 与轴线成45o斜面 剪切塑性变形！ 拉断！ 剪断！ 铸铁 与轴线垂直 与轴线成45o斜面 2、线性强化材料 五、根据实验曲线简化的应力—应变曲线 1、理想弹塑性材料 除线弹性材料外,还有其他类型的简化应力—应变曲线 4、幂强化材料，加载时 最轻的固体气凝胶: 气凝胶是一种新型的纳米材料，它是一种固体泡沫，由96%的空气和4%的二氧化硅、二氧化铝和碳等制成的。它的密度极低，仅为空气密度的3倍，又被称为“固体空气”，是目前世界上密度最小的（也称最轻的）固体材料。 新型材料的力学特性 ——人造新材料: 几克气凝胶的内部表面积可达一个足球场大小。正是这些大量的微孔使气凝胶具有无与伦比的优良特性：重量极轻，强度极高，隔热和绝缘性能极佳，目前价格仅为玻璃的30倍，已成为环保、军工和太空科技的重要材料。 它可以经受住1公斤炸药的爆炸威力，让你远离1300摄氏度以上喷灯的高温 用气凝胶作未来的防弹住宅和军用车辆装甲的测试：在实验室中，一个涂有6毫米气凝胶的金属板在炸药爆炸中几乎毫发无损。它还有环保的优点。 美国宇航局给其“星尘”(Stardust)号探测器装备了一种塞满气凝胶的棒球手套，用于捕捉彗星尾部的尘埃。去年，该探测器满载尘埃样本返回地球。 现在正用它来研制人类首次登陆火星时所穿的太空服的一种保温隔热衬里，派宇航员登陆火星预定于2018年进行。 §11.3 轴向拉压时的强度条件 强度失效的两种类型： 构件断裂(应力超过强度极限) 出现塑性变形(应力超过屈服极限) 一点处失效的准则 ——构件中任意一点处的失效，即认为整个构件失效 轴向拉压杆件的强度取决于： （1）轴向拉压时杆件的工作应力 （2）杆件材料特性即极限应力?0的大小 脆性?0= ?b 塑性?0= ?s （3）安全因数 n(根据工程安全规范的要求选择) 定义许用应力 对塑性材料（如低碳钢）： 对脆性材料(如铸铁) 拉伸许用应力 压缩许用应力 (通常拉压不同性) 轴向拉压杆件的强度条件 (对拉压同性材料如低碳钢等，取绝对值校核) 或 （ 对拉压不同性材料如铸铁等，拉和压应分别校核） （1）强度校核 已知外力、杆的尺寸及材料的[?]，验证 注意：工程上若 ，但 仍可认为是安全的! （2）截面尺寸设计 已知外力及材料的[?]，根据 ，设计A （3）确定承载能力 已知杆件尺寸、材料的[?]，由FNmax ? A [?]，求出外力的允许值（外力作用方式已知）。 轴向拉压杆件强度条件 的应用： 解：1. 工作时各杆的内力 例 题 3 §11 轴向拉压 ? 例题 求：结构的许可载荷 已知三角架的两杆材料为铸铁，截 面积为 ， 材料的许用应力 对节点B： P 例 题 3 §11 轴向拉压 ? 例题 (1) (2) (1),(2)联立得: P 2.求许可载荷 由拉杆1强度条件： 例 题 3 §11 轴向拉压 ? 例题 由压杆2强度条件： P 1杆受拉 2杆受压 为使二杆都不破坏,许用载荷应为二者中较小的： 工作内力 例 题 3 §11 轴向拉压 ? 例题 由AB杆和CB杆的强度条件可知， P 思考： 以下作法对不对？ AB杆的许用轴力为： (拉) CB杆的许用轴力为： (压) 由节点B的平衡条件： 哪个对？ 为什么? 二杆并非一定同时破坏 ? (1)结构中若有刚性杆，则刚性杆参与平 衡，但刚性杆本身不变形,可不讨论其强度。 注意 (2)列平衡方程可只列相关的。 (3)受多个力作用的等截面杆,各段内力,应力不同,应比较各段应力后按最危险处的应力进行截面设计。 求出： (拉) (拉) 例如： P A B C G E F 设AB