第八章 轴向拉伸和 与压缩 工程力学 .pptVIP

二、低碳钢拉伸时的力学性能 1.试验过程： 拉伸图： 应力应变曲线： A —— 试件原始的截面积 l —— 试件原始标距段长度 复习1： 1.轴向拉伸或压缩时截面上的应力 FN —— 截面上的轴力； A —— 横截面的面积； 2.直杆轴向拉压时斜截面上的应力 讨论： —— 横截面上的正应力，拉正压负。 变形是弹性的，卸载时变形可完全恢复 Oa段 —— 直线段，应力应变成线性关系 —— 材料的弹性模量(直线段的斜率) ——Hooke定律 —— 直线段的最大应力，称为比例极限； —— 弹性阶段的最大应力，称为弹性极限。 一般材料，比例极限与弹性极限很相近，近似认为： 2.低碳钢拉伸的力学性能： （1）弹性阶段（ob段） （2）屈服阶段（bc段） 屈服阶段的特点： —— 屈服阶段应力的最小值称为屈服极限； 重要现象：在试件表面出现与轴线成45°的滑移线。 屈服极限 —— 是衡量材料强度的重要指标； 低碳钢： 应力变化很小， 变形增加很快， 卸载后变形不能完全恢复 (塑性变形)。 （3）强化阶段（ce段） 特点： 要继续增加变形，须增加拉力，材料恢复了抵抗变形的能力。 —— 强化阶段应力的最大值， 称为强度极限； 是衡量材料强度另一重要指标。 低碳钢： 卸载定律： 在强化阶段某一点d 卸载，卸载过程应力应变曲线为一斜直线，直线的斜率与比例阶段基本相同。 冷作硬化现象： 在强化阶段某一点d 卸载后，短时间内再加载，其比例极限提高，而塑性变形降低。 d d （4）局部变形阶段（ef段） 特点： 名义应力下降，变形限于某一局部 出现颈缩现象，最后在颈缩处拉断。 低碳钢拉伸的四个阶段： （1）弹性阶段（ob段） （2）屈服阶段（bc段） （3）强化阶段（ce段） （4）局部变形阶段（ef段） d 3.低碳钢的强度指标与塑性指标： (1)强度指标： —— 屈服极限； —— 强度极限； (2)塑性指标： 设试件拉断后的标距段长度为l1，用百分比表示试件内残余变形（塑性变形）为 (2.8) —— 称为材料的伸长率或延伸率； 是衡量材料塑性能的重要指标； 塑性材料： 脆性材料： 低碳钢： 典型的塑性材料。 ——伸长率或延伸率； ——断面收缩率。 —— 称为材料的伸长率或延伸率； 是衡量材料塑性能的重要指标； 塑性材料： 脆性材料： 低碳钢： 典型的塑性材料。 设试件原始截面的面积为A，拉断后颈缩处的最小面积为A1，用百分比表示的比值 —— 称为断面收缩率； 也是衡量材料塑性能的指标； 三、其它塑性材料拉伸时的力学性能 30铬锰钢 50钢 A3钢 硬铝 青铜 名义屈服极限 对于在拉伸过程中没有明显屈服阶段的材料，通常规定以产生0.2％的塑性应变所对应的应力作为屈服极限，并称为名义屈服极限，用σ0.2来表示 名义屈服极限： 四、铸铁拉伸时的力学性能 没有屈服和颈缩现象； 强度极限 是衡量强度的唯一指标。 没有明显的直线段，拉断时的应力较低； 拉断前应变很小，伸长率很小； 一、低碳钢压缩时的σ-ε曲线 拉伸 压缩 8.4 材料压缩时的力学性能 二、铸铁压缩时的力学性能 1. 压缩强度极限远大于拉伸强度极限，可以高4-5倍。 2. 材料最初被压鼓，后来沿450~550方向断裂，主要是剪应力的作用。 脆性材料的抗压强度一般均大于其抗拉强度。 CHINA UNIVERSITY OF MINING AND TECHNOLOGY 轴向拉伸与压缩 §8.1 轴向拉伸与压缩的概念 1.受力特征 杆件上外力合力的作用线与杆件轴线重合 §8.1 轴向拉伸与压缩的概念 1.受力特征 杆件上外力合力的作用线与杆件轴线重合 1.受力特征 杆件上外力合力的作用线与杆件轴线重合 2.变形特征 沿轴线方向伸长或缩短 3.简化力学模型 §8.2 轴力和轴力图 一、轴力 截面法 m n F F F FN FN′ F A B C D E 1 1 2 2 3 3 4 4 例： 图示悬臂杆，沿轴线方向的作用力为：FB=40kN， FC =55kN， FD =25kN， FE =20kN 。试求图示指定截面的内力，并作出其轴力图。 解： 先求约束反力 A B C D E 求指定截面的轴力 1 1 截面1-1： 2 2 截面2-2： 3 3 截面3-3： 4 4 截面4-4： A B C D E 1 1 2 2 3 3 4 4 x FN /kN 作轴力图 说明： （1）截面法求轴力，截面不取在力的作用点位置； （2）轴力的值等于截面任一侧轴向外力的代数和； （3）轴力 FN 都假设受拉。 2 2 A B C D E 1 1 2 2 3 3 4 4 例： 图示悬臂杆，沿轴线方向的作用力为：FB=40kN， FC =5