《拉伸與壓縮》ppt課件

1、河河 南南 師師 范范 大大 學(xué)學(xué)2021.3化 學(xué) 與 環(huán) 境 科 學(xué) 學(xué) 院化 學(xué) 與 環(huán) 境 科 學(xué) 學(xué) 院化 工、環(huán) 境 專 業(yè)電電 話：話：00739041：wangxbhtu2.1、資料力學(xué)的根本概念、資料力學(xué)的根本概念2.1.1義務(wù)和研討對象義務(wù)和研討對象材材 料料 力力 學(xué)學(xué)2、拉伸與緊縮、拉伸與緊縮資料的機(jī)械性能資料的機(jī)械性能(或力學(xué)性能或力學(xué)性能)資料在外力作用下表現(xiàn)出來的性資料在外力作用下表現(xiàn)出來的性能。如：彈性、能。如：彈性、 強(qiáng)度、韌性、硬度和塑性等。強(qiáng)度、韌性、硬度和塑性等。彈性變形彈性變形卸載后可完全恢復(fù)消逝的變形。卸載后可完全恢復(fù)消逝的變形。塑性剩余變形塑性剩余

2、變形卸載后不能消逝的變形。卸載后不能消逝的變形。構(gòu)件平安必需滿足的構(gòu)件平安必需滿足的3個根本要求：個根本要求： a、具有足夠的強(qiáng)度；、具有足夠的強(qiáng)度；b、具有一定的剛度；、具有一定的剛度；c、具有足夠的穩(wěn)定性、具有足夠的穩(wěn)定性強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性統(tǒng)稱為構(gòu)件的承載才干。強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性統(tǒng)稱為構(gòu)件的承載才干。 資料力學(xué)的主要義務(wù)是分析、計算構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定資料力學(xué)的主要義務(wù)是分析、計算構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性，為正確處理平安與經(jīng)濟(jì)之間的矛盾提供必要的實(shí)際根底。性，為正確處理平安與經(jīng)濟(jì)之間的矛盾提供必要的實(shí)際根底。資料力學(xué)中所研討的一切物體都是變形固體。資料力學(xué)中所研討的一切物體都是變形固體。

3、允許不允許2.1、資料力學(xué)的根本概念、資料力學(xué)的根本概念2.1.1義務(wù)和研討對象義務(wù)和研討對象2、拉伸與緊縮、拉伸與緊縮反映資料力學(xué)性能的主要目的：反映資料力學(xué)性能的主要目的：強(qiáng)度性能：抵抗破壞的才干，用強(qiáng)度性能：抵抗破壞的才干，用s和和b表示表示彈性性能：抵抗彈性變形的才干，用彈性性能：抵抗彈性變形的才干，用E表示表示塑性性能：塑性變形的才干，用延伸率塑性性能：塑性變形的才干，用延伸率和截面收縮率和截面收縮率表示。表示。材材 料料 力力 學(xué)學(xué)2.1、資料力學(xué)的根本概念、資料力學(xué)的根本概念2.1.2 構(gòu)件變形的根本方式構(gòu)件變形的根本方式2、拉伸與緊縮、拉伸與緊縮構(gòu)件：桿件、板、殼。構(gòu)件：桿件、

4、板、殼。材材 料料 力力 學(xué)學(xué)2.1、資料力學(xué)的根本概念、資料力學(xué)的根本概念2.1.2 構(gòu)件變形的根本方式構(gòu)件變形的根本方式2、拉伸與緊縮、拉伸與緊縮1、拉伸、緊縮、拉伸、緊縮2、彎曲、彎曲3、剪切、剪切4、改動、改動材材 料料 力力 學(xué)學(xué)2.1、資料力學(xué)的根本概念、資料力學(xué)的根本概念2.1.2 構(gòu)件變形的根本方式構(gòu)件變形的根本方式2、拉伸與緊縮、拉伸與緊縮4、改動、改動材材 料料 力力 學(xué)學(xué)2.1、資料力學(xué)的根本概念、資料力學(xué)的根本概念2.1.3 內(nèi)力與截面法內(nèi)力與截面法2、拉伸與緊縮、拉伸與緊縮 內(nèi)力由外力所引起，隨外力引起的彈性變形而增大，到達(dá)一定程度就會引起構(gòu)件破壞，因此分析內(nèi)力是處理

5、強(qiáng)、剛度問題的根底。 資料的機(jī)械性能多由拉壓實(shí)驗(yàn)獲得，所以本章首先討論拉壓變形及其內(nèi)力。而構(gòu)件的內(nèi)力常用截面法來求。外力外力構(gòu)件以外物體對構(gòu)件的作用力。如載荷、約束反力等。構(gòu)件以外物體對構(gòu)件的作用力。如載荷、約束反力等。內(nèi)力內(nèi)力構(gòu)件本身的某一部分與相鄰部分之間相互作用的力。構(gòu)件本身的某一部分與相鄰部分之間相互作用的力。 或：物體因受外力而變形彈性，其內(nèi)部各質(zhì)點(diǎn)原子或：物體因受外力而變形彈性，其內(nèi)部各質(zhì)點(diǎn)原子之間因相對位置改動而引起的相互作用力。之間因相對位置改動而引起的相互作用力。0 ,0,FNFNF軸力，拉為正，壓為負(fù)軸力，拉為正，壓為負(fù)截面法截面法材材 料料 力力 學(xué)學(xué)2.1.3 內(nèi)力與截

6、面法內(nèi)力與截面法2、拉伸與緊縮、拉伸與緊縮截面法步驟截面法步驟1、在需求求內(nèi)力處假想用一橫截面將構(gòu)件截開，分成兩部分；2、以任一部分為研討對象；3、在截面上加上內(nèi)力，以替代另一部分對研討對象的作用4、寫出研討對象的平衡方程式，解出截面上的內(nèi)力。 FFFFmmNN軸力圖：在選取的一個坐標(biāo)系里，用縱坐標(biāo)表示相應(yīng)截面上的軸力圖：在選取的一個坐標(biāo)系里，用縱坐標(biāo)表示相應(yīng)截面上的軸力，橫坐標(biāo)表示相應(yīng)截面所在的位置，便可用圖軸力，橫坐標(biāo)表示相應(yīng)截面所在的位置，便可用圖形表示桿件軸線的變化情況。這種圖形稱為軸力圖。形表示桿件軸線的變化情況。這種圖形稱為軸力圖。例例2-1。P28材材 料料 力力 學(xué)學(xué)例2-2

7、畫圖示桿件軸力圖。設(shè) 解：解：a AB段軸力：段軸力：FX=0 -S1-Q+P=0 S1=P-Q=100-200= -100N BC段軸力：段軸力：FX=0 -S2-Q=0 S2= -Q=-200N 軸力圖如右。軸力圖如右。100,200PPNQQN bAB段： NPS1001BC段：段： NQPS1002001002CD段： NPS1003拉 拉 壓 結(jié)論：任一截面上的軸力，等于該截面一側(cè)一切軸向外力的代數(shù)和，其中背叛該截面的外力為正，反之為負(fù)。材材 料料 力力 學(xué)學(xué)應(yīng)力應(yīng)力: 應(yīng)力：截面上各點(diǎn)所接受的內(nèi)力數(shù)值。應(yīng)力：截面上各點(diǎn)所接受的內(nèi)力數(shù)值。 或：單位面積上所接受內(nèi)力的大小。或：單位面積

8、上所接受內(nèi)力的大小。2.2、拉伸和緊縮、拉伸和緊縮正應(yīng)力或法向應(yīng)力。P之法向分量，與截面垂直。剪應(yīng)力或切向應(yīng)力。P之切向分量，與截面相切。應(yīng)力的單位：PaN/m2、Mpa兆帕、kMPa千兆帕材材 料料 力力 學(xué)學(xué)2.2.1、直桿受軸向拉伸或緊縮時截面上的應(yīng)力變化、直桿受軸向拉伸或緊縮時截面上的應(yīng)力變化2.2、拉伸和緊縮、拉伸和緊縮平面截面假設(shè)：變形前的平面橫截面變形后依然堅持為平面。平面截面假設(shè)：變形前的平面橫截面變形后依然堅持為平面。拉壓變形滿足平面截面假設(shè)橫截面上內(nèi)力均布，各點(diǎn)應(yīng)力均相等。拉壓變形滿足平面截面假設(shè)橫截面上內(nèi)力均布，各點(diǎn)應(yīng)力均相等。=N/A=F/A 拉應(yīng)力為正，壓應(yīng)力為負(fù)。A

9、為橫截面積材材 料料 力力 學(xué)學(xué)2.2.1、直桿受軸向拉伸或緊縮時截面上的應(yīng)力變化、直桿受軸向拉伸或緊縮時截面上的應(yīng)力變化2.2、拉伸和緊縮、拉伸和緊縮=N/A=F/A 拉應(yīng)力為正，壓應(yīng)力為負(fù)。A為橫截面積材材 料料 力力 學(xué)學(xué)CQpA平均應(yīng)力：00limlimCAAQdQppAdA k點(diǎn)的應(yīng)力點(diǎn)的應(yīng)力:2.2.1、直桿受軸向拉伸或緊縮時截面上的應(yīng)力變化、直桿受軸向拉伸或緊縮時截面上的應(yīng)力變化2.2、拉伸和緊縮、拉伸和緊縮例例2-3：受力情況如圖，截面積：受力情況如圖，截面積A=5cm2。求：。求：1、畫軸力圖；、畫軸力圖；2、求最大正應(yīng)力、求最大正應(yīng)力max。 解：1、畫軸力圖AB段： 10

10、60XFSkNBC段： 2208060020XFSSkN CD段： kNS3032、求最大正應(yīng)力4maxmax/60 1000/5 10120SAMPamax材材 料料 力力 學(xué)學(xué)2.2、拉伸和緊縮、拉伸和緊縮例例2-4 求截面求截面1-1，2-2，3-3上的軸力和上的軸力和應(yīng)力，畫軸力圖，知應(yīng)力，畫軸力圖，知A=400mm2。 kNNkNNkNN5020304010203020321MPaANMPaANMPaAN1251040010502510400101050104001020633363226311材材 料料 力力 學(xué)學(xué)2.2、拉伸和緊縮、拉伸和緊縮斜截面斜截面mk的外法線與桿軸的外法線

11、與桿軸x間夾角。逆時針為正。間夾角。逆時針為正。0 xFNFA橫截面積；F桿所受拉力。 0cos/cosxqFA橫截面上應(yīng)力 。與斜截面垂直。200coscos(1cos2 )2q12sincossinsin2ooq斜截面上的剪應(yīng)力。與斜截面平行。 2.2.2、直桿受軸向拉伸或緊縮時斜截面上的應(yīng)力變化、直桿受軸向拉伸或緊縮時斜截面上的應(yīng)力變化材材 料料 力力 學(xué)學(xué)2.2、拉伸和緊縮、拉伸和緊縮兩平行截面mk和mk切下的薄片的受力情況如圖：2.2.2、直桿受軸向拉伸或緊縮時斜截面上的應(yīng)力變化、直桿受軸向拉伸或緊縮時斜截面上的應(yīng)力變化mkkmmmk kmkmkp將兩相鄰截面拉開使兩截面產(chǎn)生相對錯動

12、 規(guī)定：作用在一個薄片兩個截面上的剪應(yīng)力組成的力偶假設(shè)規(guī)定：作用在一個薄片兩個截面上的剪應(yīng)力組成的力偶假設(shè)是順時針的，那么剪應(yīng)力是順時針的，那么剪應(yīng)力為正值，反之為負(fù)值。為正值，反之為負(fù)值。1212sin2sin2()xx 0正，0負(fù)， 材材 料料 力力 學(xué)學(xué)2.2、拉伸和緊縮、拉伸和緊縮2.2.2、直桿受軸向拉伸或緊縮時斜截面上的應(yīng)力變化、直桿受軸向拉伸或緊縮時斜截面上的應(yīng)力變化(1)在在=0的截面上的截面上: max0,0(2)在在=45的截面上的截面上: 0max2材材 料料 力力 學(xué)學(xué)200coscos(1cos2 )2q12sincossinsin2ooq2.2、拉伸和緊縮、拉伸和緊

13、縮2.2.3、直桿受軸向拉伸或緊縮時的強(qiáng)度條件、直桿受軸向拉伸或緊縮時的強(qiáng)度條件max 1NA 許用應(yīng)力：選取危險應(yīng)力的假設(shè)干分之一作為構(gòu)件任務(wù)時允許的最許用應(yīng)力：選取危險應(yīng)力的假設(shè)干分之一作為構(gòu)件任務(wù)時允許的最大應(yīng)力，這種最大的允許應(yīng)力稱為許用應(yīng)力。以大應(yīng)力，這種最大的允許應(yīng)力稱為許用應(yīng)力。以表示表示一、危險應(yīng)力極限應(yīng)力、許用應(yīng)力、平安系數(shù)和強(qiáng)度條件一、危險應(yīng)力極限應(yīng)力、許用應(yīng)力、平安系數(shù)和強(qiáng)度條件危險應(yīng)力：桿件在拉伸或緊縮的作用下，當(dāng)外力到達(dá)某一數(shù)值時，危險應(yīng)力：桿件在拉伸或緊縮的作用下，當(dāng)外力到達(dá)某一數(shù)值時，桿件開場破壞，這一應(yīng)力稱為危險應(yīng)力，也被稱為其桿件開場破壞，這一應(yīng)力稱為危險應(yīng)力

14、，也被稱為其極限應(yīng)力。用極限應(yīng)力。用0表示。表示。 n0n被稱為平安系數(shù) ，其值恒大于1。 1式是保證直桿有足夠的強(qiáng)度，可以平安可靠地運(yùn)用的條件，叫做強(qiáng)度條件. 見P47材材 料料 力力 學(xué)學(xué)2.2、拉伸和緊縮、拉伸和緊縮2.2.3、直桿受軸向拉伸或緊縮時的強(qiáng)度條件、直桿受軸向拉伸或緊縮時的強(qiáng)度條件 NA二、強(qiáng)度條件可處理的問題二、強(qiáng)度條件可處理的問題 1、強(qiáng)度校核；、強(qiáng)度校核；2、截面設(shè)計；、截面設(shè)計；3、確定許用載荷。、確定許用載荷。 NA材材 料料 力力 學(xué)學(xué)max NA 2.2、拉伸和緊縮、拉伸和緊縮2.2.3、直桿受軸向拉伸或緊縮時的強(qiáng)度條件、直桿受軸向拉伸或緊縮時的強(qiáng)度條件二、強(qiáng)度

15、條件可處理的問題二、強(qiáng)度條件可處理的問題1、強(qiáng)度校核、強(qiáng)度校核 例例2-5 知油壓力知油壓力p=2MPa，內(nèi)徑，內(nèi)徑D=75mm，活塞桿直徑，活塞桿直徑d=18mm，資，資料的許用應(yīng)力料的許用應(yīng)力=50MPa，校核活塞桿的強(qiáng)度。，校核活塞桿的強(qiáng)度。 kNpDP84. 842 PadPAN62107 .344強(qiáng)度足夠材材 料料 力力 學(xué)學(xué)2.2、拉伸和緊縮、拉伸和緊縮例例2-6 矩形截面的階梯軸，矩形截面的階梯軸，AD段和段和DB段的橫截面積為段的橫截面積為BC段橫截面段橫截面面積的兩倍。矩形截面的高度與寬度之比面積的兩倍。矩形截面的高度與寬度之比h/b=1.4，資料的許用，資料的許用應(yīng)力應(yīng)力=

16、160MPa。選擇截面尺寸。選擇截面尺寸h和和b。 241110875. 1mNA截面設(shè)計： 24331025. 1mNA1:2:31AA24311050. 22mAAmmhhmmbb7 .184 .132121材材 料料 力力 學(xué)學(xué)2.2、拉伸和緊縮、拉伸和緊縮例例2-7 懸臂起重機(jī)撐桿懸臂起重機(jī)撐桿AB為中空鋼管，外徑為中空鋼管，外徑105mm，內(nèi)徑，內(nèi)徑95mm。鋼。鋼索索1和和2相互平行，且設(shè)鋼索相互平行，且設(shè)鋼索1可作為相當(dāng)于直徑可作為相當(dāng)于直徑d=25mm的圓鋼的圓鋼計算。資料計算。資料=60MPa，確定答應(yīng)吊重。，確定答應(yīng)吊重。 030cos15sin0015cos30sin00

17、00021PNYNPTTX鋼索2的拉力T2=P，帶入方程組解得： )()(74. 135. 31baPTPN而撐桿AB允許的最大軸力為： kNAN2 .94max帶入a式得AB桿相應(yīng)的吊重為： kNNP1 .2835. 3max材材 料料 力力 學(xué)學(xué)確定許用載荷： 2.2、拉伸和緊縮、拉伸和緊縮例例2-7 懸臂起重機(jī)撐桿懸臂起重機(jī)撐桿AB為中空鋼管，外徑為中空鋼管，外徑105mm，內(nèi)徑，內(nèi)徑95mm。鋼。鋼索索1和和2相互平行，且設(shè)鋼索相互平行，且設(shè)鋼索1可作為相當(dāng)于直徑可作為相當(dāng)于直徑d=25mm的圓鋼的圓鋼計算。資料計算。資料=60MPa，確定答應(yīng)吊重。，確定答應(yīng)吊重。同理，鋼索1允許的最

18、大拉力是： kNAY5 .291max代入b式得相應(yīng)的吊重為： kNTP1774. 1max比較，可知起重機(jī)的答應(yīng)吊重應(yīng)為17kN。 材材 料料 力力 學(xué)學(xué)max28.13.35NPkN例2-4,P362.2、拉伸和緊縮、拉伸和緊縮2.2.4、直桿受軸向拉伸或緊縮時的變形應(yīng)變、直桿受軸向拉伸或緊縮時的變形應(yīng)變一、縱向應(yīng)變一、縱向應(yīng)變L被稱為絕對伸長或緊縮，伸長時為正值，緊縮為負(fù)值。相對伸長縱向應(yīng)變、線應(yīng)變：ll材材 料料 力力 學(xué)學(xué)伸長時為正值，緊縮為負(fù)值2.2、拉伸和緊縮、拉伸和緊縮2.2.4、直桿受軸向拉伸或緊縮時的變形應(yīng)變、直桿受軸向拉伸或緊縮時的變形應(yīng)變一、縱向應(yīng)變一、縱向應(yīng)變線應(yīng)變或

19、應(yīng)變：0limxud uxd xmux為剪應(yīng)變或角應(yīng)變，用弧度 線應(yīng)變由正應(yīng)力決議剪應(yīng)變由剪應(yīng)力決議。 平均應(yīng)變：材材 料料 力力 學(xué)學(xué)2.2、拉伸和緊縮、拉伸和緊縮2.2.4、直桿受軸向拉伸或緊縮時的變形應(yīng)變、直桿受軸向拉伸或緊縮時的變形應(yīng)變二、橫向應(yīng)變二、橫向應(yīng)變1lllll縱向應(yīng)變： 為橫向應(yīng)變系數(shù)或稱為泊松比,因與的符號總是相反，所以又可寫為：=- 縱向伸長L=L1-L時， 橫向收縮=1- 桿變形后的橫向尺寸11橫向應(yīng)變： 材材 料料 力力 學(xué)學(xué)P382.2、拉伸和緊縮、拉伸和緊縮2.2.4、直桿受軸向拉伸或緊縮時的變形應(yīng)變、直桿受軸向拉伸或緊縮時的變形應(yīng)變二、橫向應(yīng)變二、橫向應(yīng)變 為

20、橫向應(yīng)變系數(shù)或稱為泊松比,它與彈性模量E一樣,表示資料的力學(xué)性質(zhì)的一個彈性常數(shù),其數(shù)值有實(shí)驗(yàn)求出. 材材 料料 力力 學(xué)學(xué)2.2、拉伸和緊縮、拉伸和緊縮2.2.4、直桿受軸向拉伸或緊縮時的變形應(yīng)變、直桿受軸向拉伸或緊縮時的變形應(yīng)變 虎克定律虎克定律三、虎克定律三、虎克定律 當(dāng)直桿在軸向拉伸或緊縮時，所受外力不超越某一限制時，桿的絕對伸長或絕對縮短l與軸向拉力或軸向壓力F及桿長成正比，而與橫截面積A成反比，即：FllA引入比例常數(shù)E，可得FllEA該式稱為虎克定律。將=N/A=F/A， ，帶入上式，得：llE 比例常數(shù)E稱為拉伸或緊縮時資料的彈性模量，表示在拉壓時資料抵抗彈性形變的才干；假設(shè)其他

21、條件一樣，那么E值越大，桿件的伸長或縮短越小。 EA稱為抗拉剛度或抗壓剛度。材材 料料 力力 學(xué)學(xué)2.2、拉伸和緊縮、拉伸和緊縮例例2-8 如下圖懸臂起重機(jī)起吊重物時，由實(shí)驗(yàn)測得如下圖懸臂起重機(jī)起吊重物時，由實(shí)驗(yàn)測得BC桿的應(yīng)桿的應(yīng)變變=654 10-6，試求，試求BC桿所受的拉力桿所受的拉力NB。知桿的彈性。知桿的彈性模量模量E=2.0105MPa。BC桿直徑桿直徑d=20mm。562.0 10650 10130EMPa2130(/ 4)204080040.8bNANkM解：由虎克定律求得BC桿的任務(wù)應(yīng)力材材 料料 力力 學(xué)學(xué)1.5mm3mmABCG+QBC桿所受的拉力Nb為 對照例2-4可

22、以看出，當(dāng)BC桿的應(yīng)變=650 10-6時，已超越此桿件的答應(yīng)承載才干。2.3、資料的機(jī)械性質(zhì)、資料的機(jī)械性質(zhì)一、資料的機(jī)械性質(zhì)能一、資料的機(jī)械性質(zhì)能 所謂資料的機(jī)械性質(zhì)，是指資料從開場受荷載直到被破壞的全過程中，在強(qiáng)度和變形方面表現(xiàn)出來的性能。 資料的機(jī)械性質(zhì)是資料本身所固有的特性，它反映出資料的機(jī)械特點(diǎn)，主要包括強(qiáng)度、塑性、韌性和硬度等目的。主要經(jīng)過實(shí)驗(yàn)的方法測定其數(shù)據(jù)。金屬資料金屬資料脆性資料脆性資料塑性資料塑性資料材材 料料 力力 學(xué)學(xué)低碳鋼灰鑄鐵2.3、資料的機(jī)械性能、資料的機(jī)械性能2.3.1、資料的強(qiáng)度及其測定、資料的強(qiáng)度及其測定A、低碳鋼含、低碳鋼含C0.25%拉伸拉伸時的機(jī)械性

23、質(zhì)時的機(jī)械性質(zhì)靜荷：指加載速度緩慢、載荷添加平穩(wěn)的載荷。靜荷：指加載速度緩慢、載荷添加平穩(wěn)的載荷。1、拉伸實(shí)驗(yàn)、拉伸實(shí)驗(yàn):材材 料料 力力 學(xué)學(xué)常溫常溫:指室溫指室溫靜拉伸實(shí)驗(yàn)中將資料制成圓或矩形截面試件：兩端粗兩端粗便于裝夾、防止在裝夾部分破壞。便于裝夾、防止在裝夾部分破壞。實(shí)驗(yàn)段實(shí)驗(yàn)段中間較細(xì)等截面部分。其長度稱為標(biāo)距。中間較細(xì)等截面部分。其長度稱為標(biāo)距。GB228-87：規(guī)定：規(guī)定：2.3、資料的機(jī)械性能、資料的機(jī)械性能2.3.1、資料的強(qiáng)度及其測定、資料的強(qiáng)度及其測定圓截面試件： l =10d10倍試件或5d 5倍試件 ，規(guī)定d=10mm；矩形截面試件： 11.3lAlA 或 = 5.

24、65拉伸曲線或拉伸圖拉伸曲線或拉伸圖:在拉伸實(shí)驗(yàn)中，將試件的拉在拉伸實(shí)驗(yàn)中，將試件的拉力力F與對應(yīng)的試件絕對伸長與對應(yīng)的試件絕對伸長l之間的關(guān)系，之間的關(guān)系，用一條曲線表示出來，這條曲線即為資料的用一條曲線表示出來，這條曲線即為資料的拉伸曲線。拉伸曲線。材材 料料 力力 學(xué)學(xué)A、低碳鋼含、低碳鋼含C0.25%拉伸拉伸時的機(jī)械性質(zhì)時的機(jī)械性質(zhì)2.3、資料的機(jī)械性能、資料的機(jī)械性能2.3.1、資料的強(qiáng)度及其測定、資料的強(qiáng)度及其測定為消除試件尺寸影響，反映資料本身的性質(zhì)，可取0/F AP拉力； A0試件原始橫截面積。 正應(yīng)力：正應(yīng)力：線應(yīng)變：線應(yīng)變：0/ll0lll縱向變形量； 0l標(biāo)距原長。 繪成

25、曲線。曲線大致分為彈性、屈服、強(qiáng)化、頸縮斷裂四個階段。材材 料料 力力 學(xué)學(xué)2.3、資料的機(jī)械性能、資料的機(jī)械性能2.3.1、資料的強(qiáng)度及其測定、資料的強(qiáng)度及其測定一、彈性階段一、彈性階段特點(diǎn)1：變形為彈性卸載后完全消逝。特點(diǎn)2：在此階段應(yīng)力與應(yīng)變成正比。 OA段為斜直線,應(yīng)力變化符合虎克定律比例階段。比例極限比例極限p ：彈性階段所能接受：彈性階段所能接受的最大應(yīng)力。即的最大應(yīng)力。即A點(diǎn)對點(diǎn)對應(yīng)的應(yīng)力值。應(yīng)的應(yīng)力值。Q235-A p =200MPa材材 料料 力力 學(xué)學(xué)2.3、資料的機(jī)械性能、資料的機(jī)械性能2.3.1、資料的強(qiáng)度及其測定、資料的強(qiáng)度及其測定二、屈服階段二、屈服階段 這種應(yīng)力變

26、化不大應(yīng)變卻顯著添加資料好似失去了對變形的抵抗才干的景象，稱為屈服或流動。 屈服流動極限屈服流動極限s。屈服階段的最低應(yīng)力。屈服階段的最低應(yīng)力。 Q235-A S =235MPa 到達(dá)屈服極限后資料將出現(xiàn)顯著的塑性變形，致使構(gòu)件不能正常任務(wù)，所以是衡量塑性資料強(qiáng)度的重要目的。 材材 料料 力力 學(xué)學(xué)特點(diǎn)1：應(yīng)力變化小，但應(yīng)變變化大。塑性或剩余變形應(yīng)力卸載后不能消逝的應(yīng)變。特點(diǎn)2：應(yīng)力卸載后不能變形消逝。滑移線：應(yīng)力到達(dá)資料屈服極限時出現(xiàn)的一簇簇斜線。2.3、資料的機(jī)械性能、資料的機(jī)械性能2.3.1、資料的強(qiáng)度及其測定、資料的強(qiáng)度及其測定三、強(qiáng)化階段三、強(qiáng)化階段頸縮：當(dāng)拉力迫使試件變形時，在試件

27、某一薄弱的橫截面上發(fā)頸縮：當(dāng)拉力迫使試件變形時，在試件某一薄弱的橫截面上發(fā)生顯著變細(xì)的景象。生顯著變細(xì)的景象。 經(jīng)過屈服階段以后，資料又恢復(fù)經(jīng)過屈服階段以后，資料又恢復(fù)了抵抗變形的才干，要使資料繼續(xù)變了抵抗變形的才干，要使資料繼續(xù)變形必需添加拉力，這種景象稱為資料形必需添加拉力，這種景象稱為資料的強(qiáng)化。的強(qiáng)化。 強(qiáng)度極限強(qiáng)度極限b: 強(qiáng)化階段最高點(diǎn)所對應(yīng)的應(yīng)力。為資料所能接受強(qiáng)化階段最高點(diǎn)所對應(yīng)的應(yīng)力。為資料所能接受的最大應(yīng)力。為塑性資料重要強(qiáng)度目的。的最大應(yīng)力。為塑性資料重要強(qiáng)度目的。 Q235-A b =400MPa此階段試件橫向尺寸有明顯減少。此階段試件橫向尺寸有明顯減少。材材 料料 力

28、力 學(xué)學(xué)特點(diǎn)：應(yīng)力與應(yīng)變不符合虎克定律。2.3、資料的機(jī)械性能、資料的機(jī)械性能2.3.1、資料的強(qiáng)度及其測定、資料的強(qiáng)度及其測定四、頸縮斷裂階段部分變形四、頸縮斷裂階段部分變形1延伸率1100%100%Plll5%為塑性資料；5%為脆性資料。低碳鋼：20-30%，鑄鐵：1%1001AAA低碳鋼：=60% 2截面收縮率 ： 材材 料料 力力 學(xué)學(xué)l1：斷裂后試件接合起來的任務(wù)段長度。A1：頸縮處最小橫截面面積。2114Add1：頸縮處的最細(xì)直徑。2.3、資料的機(jī)械性能、資料的機(jī)械性能2.3.1、資料的強(qiáng)度及其測定、資料的強(qiáng)度及其測定B、其他金屬資料的機(jī)械性質(zhì)、其他金屬資料的機(jī)械性質(zhì)a、其他塑性資

29、料無屈服階段塑性資料：、其他塑性資料無屈服階段塑性資料：16Mn鋼鋼只需彈性和強(qiáng)化階段，又能產(chǎn)生很大塑性變形。只需彈性和強(qiáng)化階段，又能產(chǎn)生很大塑性變形。 國標(biāo)規(guī)定以產(chǎn)生0.2%的塑性變形所對應(yīng)的應(yīng)力作為資料的名義屈服極限，0.2用表示。其確定方法如上圖所示。 材材 料料 力力 學(xué)學(xué)2.3、資料的機(jī)械性能、資料的機(jī)械性能2.3.1、資料的強(qiáng)度及其測定、資料的強(qiáng)度及其測定B、其他金屬資料的機(jī)械性質(zhì)、其他金屬資料的機(jī)械性質(zhì)b、脆性資料鑄鐵、玻璃鋼、陶瓷等、脆性資料鑄鐵、玻璃鋼、陶瓷等 直到被拉斷無明顯塑性變形，無屈服無頸縮，拉到一定程度即忽然斷裂。拉斷時的應(yīng)力稱為抗拉強(qiáng)度極限 b 。 b是衡量脆性資

30、料強(qiáng)度的獨(dú)一目的。是衡量脆性資料強(qiáng)度的獨(dú)一目的。 脆性資料的脆性資料的b很低，所以不宜作承拉件。很低，所以不宜作承拉件。 鑄鐵-曲線無明顯直線部分，彈性模量E隨應(yīng)力大小改動，通常以割線替代曲線開場部分，稱為割線彈性模量。如上圖所示。 材材 料料 力力 學(xué)學(xué)2.3、資料的機(jī)械性能、資料的機(jī)械性能2.3.1、資料的強(qiáng)度及其測定、資料的強(qiáng)度及其測定C、金屬資料緊縮時的機(jī)械性質(zhì)、金屬資料緊縮時的機(jī)械性質(zhì)a、塑性資料、塑性資料 金屬資料緊縮試件做成圓柱金屬資料緊縮試件做成圓柱形，取形，取h=1.53d，為防，為防止壓彎，混凝土、石料、木材止壓彎，混凝土、石料、木材等非金屬材做成立方體。等非金屬材做成立方

31、體。 屈服前 - 曲線與拉伸時重合但越壓越扁，并不會壓潰，所以測不到強(qiáng)度極限b 。所以塑性資料普通不作緊縮實(shí)驗(yàn)。 材材 料料 力力 學(xué)學(xué)2.3、資料的機(jī)械性能、資料的機(jī)械性能2.3.1、資料的強(qiáng)度及其測定、資料的強(qiáng)度及其測定C、金屬資料緊縮時的機(jī)械性質(zhì)、金屬資料緊縮時的機(jī)械性質(zhì)b、脆性資料、脆性資料 脆性資料的抗壓強(qiáng)度比抗拉強(qiáng)脆性資料的抗壓強(qiáng)度比抗拉強(qiáng)度高度高2-4倍，所以鑄鐵等宜做承壓件。倍，所以鑄鐵等宜做承壓件。如機(jī)床床身、機(jī)座、軸承座等。如機(jī)床床身、機(jī)座、軸承座等。45材材 料料 力力 學(xué)學(xué)1、拉伸及緊縮都不存在屈服點(diǎn)。2、緊縮時試件顯著變形，最后試件沿軸線4555斜截面破裂。2.3、資

32、料的機(jī)械性能、資料的機(jī)械性能塑性資料和脆性資料機(jī)械性能的主要區(qū)別塑性資料和脆性資料機(jī)械性能的主要區(qū)別1塑性資料在斷裂時有明顯的塑性變形；而脆性資料在斷裂時變形很?。?塑性資料在拉伸和緊縮時的彈性極限、屈服極限和彈性模量都一樣，它的抗拉和抗壓強(qiáng)度一樣。而脆性資料的抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)高于抗拉強(qiáng)度，因此，脆性資料通常用來制造受壓零件。材材 料料 力力 學(xué)學(xué)材材 料料 力力 學(xué)學(xué)2.3、資料的機(jī)械性能、資料的機(jī)械性能2.3、資料的機(jī)械性能、資料的機(jī)械性能2.3.2 溫度對資料機(jī)械性質(zhì)的影響溫度對資料機(jī)械性質(zhì)的影響高溫影響高溫影響1高溫對短期靜載荷實(shí)驗(yàn)的影響高溫對短期靜載荷實(shí)驗(yàn)的影響低碳鋼：溫度低碳鋼：溫度E

33、抵抗彈性變形的才干下降；抵抗彈性變形的才干下降； p 、s 高于400測不出；400以上不能運(yùn)用。b先上升然后急劇下降； 抵抗橫向變形才干下降。材材 料料 力力 學(xué)學(xué)低碳鋼2.3、資料的機(jī)械性能、資料的機(jī)械性能2.3.2 溫度對資料機(jī)械性質(zhì)的影響溫度對資料機(jī)械性質(zhì)的影響高溫影響高溫影響(2)高溫對長期靜載荷的影響高溫對長期靜載荷的影響高溫蠕變高溫蠕變在高溫下承載的構(gòu)件在高溫下承載的構(gòu)件(碳鋼超越碳鋼超越400，合金鋼超越，合金鋼超越 500 ),雖然載荷大小不變，變形雖然載荷大小不變，變形(塑性塑性)卻隨時間不斷添加的景象。卻隨時間不斷添加的景象。引起外觀尺寸改動，變形不可恢復(fù)。如：汽輪機(jī)葉片

34、與輪殼相碰而打碎。引起外觀尺寸改動，變形不可恢復(fù)。如：汽輪機(jī)葉片與輪殼相碰而打碎。 某些發(fā)生蠕變的試件，經(jīng)過一段時間將發(fā)生斷裂。 蠕變條件：高溫暖應(yīng)力。蠕變條件：高溫暖應(yīng)力。T、應(yīng)力越大，蠕變變形添加越快。、應(yīng)力越大，蠕變變形添加越快。應(yīng)力松弛：由于蠕變作用引起的構(gòu)件塑性變形不斷添加，彈性變應(yīng)力松弛：由于蠕變作用引起的構(gòu)件塑性變形不斷添加，彈性變形逐漸減小，應(yīng)力逐漸降低的景象。形逐漸減小，應(yīng)力逐漸降低的景象。材材 料料 力力 學(xué)學(xué)特點(diǎn)：載荷大小雖然不變，變形(塑性)卻隨時間不斷添加。2.3、資料的機(jī)械性能、資料的機(jī)械性能2.3.2 溫度對資料機(jī)械性質(zhì)的影響溫度對資料機(jī)械性質(zhì)的影響低碳鋼的彈性極

35、限和屈服極限有所提高，但延伸率降低，變脆。2、低溫對資料力學(xué)性能的影響、低溫對資料力學(xué)性能的影響 臨界溫度：在低于某一溫度時，使資料變的很脆。臨界溫度：在低于某一溫度時，使資料變的很脆。材材 料料 力力 學(xué)學(xué)2.3、資料的機(jī)械性能、資料的機(jī)械性能2.3.3 交變應(yīng)力下的強(qiáng)度問題交變應(yīng)力下的強(qiáng)度問題交變應(yīng)力：交變應(yīng)力：隨時間而交替改動其大小或同時改動其大小、方向的應(yīng)力。r r的取值范圍的取值范圍: -1r+1: -1r+1 r =+1時，應(yīng)力為一恒定值； r = -1，稱為對稱循環(huán)；r =0時，稱為脈動循環(huán)。工程上把交變應(yīng)力的最小值與最大值的比值作為交變應(yīng)力的變化特征，并稱之為循環(huán)特征，以r表示

36、。m inm a xr材材 料料 力力 學(xué)學(xué)疲勞破壞：長期處在交變應(yīng)力下任務(wù)的構(gòu)件，由于疲勞破壞：長期處在交變應(yīng)力下任務(wù)的構(gòu)件，由于“疲勞而發(fā)生的破壞。疲勞而發(fā)生的破壞。疲勞的本質(zhì)緣由：資料內(nèi)部缺陷所引起。2.3、資料的機(jī)械性能、資料的機(jī)械性能2.3.3 交變應(yīng)力下的強(qiáng)度問題交變應(yīng)力下的強(qiáng)度問題交變應(yīng)力：交變應(yīng)力：疲勞極限：工程上對于在某一種循環(huán)特疲勞極限：工程上對于在某一種循環(huán)特征的交變應(yīng)力作用下能經(jīng)受無限次征的交變應(yīng)力作用下能經(jīng)受無限次循環(huán)而不發(fā)生破壞的最大應(yīng)力稱為循環(huán)而不發(fā)生破壞的最大應(yīng)力稱為疲勞極限，以疲勞極限，以r表示。表示。材材 料料 力力 學(xué)學(xué)71 102.3、資料的機(jī)械性能、資

37、料的機(jī)械性能2.3.4 平安系數(shù)及許用應(yīng)力平安系數(shù)及許用應(yīng)力材材 料料 力力 學(xué)學(xué) n0n平安系數(shù) ，其值恒大于1。且隨 0 的根據(jù)而改動。構(gòu)件任務(wù)時允許到達(dá)的最大應(yīng)力：出發(fā)點(diǎn)出發(fā)點(diǎn):1.客觀客觀 認(rèn)識和客觀實(shí)踐之間的差別認(rèn)識和客觀實(shí)踐之間的差別;2.必要的強(qiáng)度貯藏必要的強(qiáng)度貯藏.0資料的危險應(yīng)力。塑性資料那么取其屈服極限s或名義屈服極限0.2作為它的危險應(yīng)力0。脆性資料那么取其抗拉強(qiáng)度b作為它的危險應(yīng)力0。 0:sssnnn屈服安全系數(shù) 0:bbbnnn斷裂安全系數(shù)n的選取原那么的選取原那么:2.3、資料的機(jī)械性能、資料的機(jī)械性能2.3.4 資料的沖擊韌性及其測定資料的沖擊韌性及其測定沖擊實(shí)

38、驗(yàn)：沖擊實(shí)驗(yàn)：沖擊韌性沖擊韌性:衡量資料抵抗沖擊才干的目的衡量資料抵抗沖擊才干的目的Ak。沖擊沖擊:極短的時間內(nèi)速度發(fā)生極大的變化。極短的時間內(nèi)速度發(fā)生極大的變化。 如汽錘鍛造、落錘打樁、高速飛輪忽然剎如汽錘鍛造、落錘打樁、高速飛輪忽然剎車等均屬沖擊問題。車等均屬沖擊問題。 沖擊物在極短的時間內(nèi)速度發(fā)生很大變化，有時甚至降低為零，表示獲得很大的負(fù)值加速度。因此在沖擊物和受沖構(gòu)件之間必然作用有很大的作用和反作用力沖擊載荷。材材 料料 力力 學(xué)學(xué)2.3、資料的機(jī)械性能、資料的機(jī)械性能2.3.4 資料的沖擊韌性及其測定資料的沖擊韌性及其測定沖擊實(shí)驗(yàn)：沖擊實(shí)驗(yàn)：沖擊韌性沖擊韌性Ak :即沖斷試件缺口處

39、單位橫截面積所耗費(fèi)的功即沖斷試件缺口處單位橫截面積所耗費(fèi)的功Wk。S為試件缺口處的橫截面積。為試件缺口處的橫截面積。12() KWG HHNm沖擊功。 2GH為剩余能量。 2/KKWSJ cm材材 料料 力力 學(xué)學(xué)低碳鋼常溫時普通要求Ak 48J。夏比實(shí)驗(yàn)：采用帶V型缺口槽的試件來測定其沖擊韌性以Akv 表示。2.3、資料的機(jī)械性能、資料的機(jī)械性能2.3.5 資料的沖擊韌性及其測定資料的沖擊韌性及其測定沖擊實(shí)驗(yàn)：沖擊實(shí)驗(yàn)： 試件上的缺口是為了呵斥應(yīng)力集中，使斷裂從這里開場。 材材 料料 力力 學(xué)學(xué) 因此沖擊韌性值的高低，決議于資料有無迅速塑性變形的才干。韌性高的資料普通都有較高的塑性目的，但塑

40、性較高的資料卻不一定都有高的韌性。 試件發(fā)生斷裂使一個裂紋發(fā)生和擴(kuò)展的過程，在裂紋向前開展的道路上假設(shè)塑性變形發(fā)生在它的前面，就可以阻止裂紋的長驅(qū)直入。它要繼續(xù)開展，就要耗費(fèi)更多的能量。 其所以如此，就是由于在靜載荷下可以緩慢塑性變形的資料，在動載荷下不一定能迅速塑性變形。 2.3、資料的機(jī)械性能、資料的機(jī)械性能2.3.5 資料的沖擊韌性及其測定資料的沖擊韌性及其測定沖擊實(shí)驗(yàn)：沖擊實(shí)驗(yàn)：沖擊韌性能闡明的問題：沖擊韌性能闡明的問題：冷脆景象冷脆景象低溫下沖擊韌性降低的景象。低碳鋼和低合金鋼有此低溫下沖擊韌性降低的景象。低碳鋼和低合金鋼有此景象，不景象，不 銹鋼、銅、鋁無此景象。銹鋼、銅、鋁無此景

41、象。1資料抵抗沖擊載荷而不破壞的才干。2資料對微觀缺陷的敏感性防止資料在低溫下任務(wù)時出現(xiàn)低應(yīng)力脆性斷裂。材材 料料 力力 學(xué)學(xué)2.3、資料的機(jī)械性能、資料的機(jī)械性能2.3.4 資料的沖擊韌性及其測定資料的沖擊韌性及其測定2、應(yīng)力集中的概念、應(yīng)力集中的概念 工程中的構(gòu)件不都是等截面桿。如機(jī)械零件上常有溝槽、螺紋、圓孔、鍵槽和臺階等，使構(gòu)件截面發(fā)生突變。應(yīng)力集中應(yīng)力集中由于截面忽然變化而引起的應(yīng)力部分增大的景象。由于截面忽然變化而引起的應(yīng)力部分增大的景象。應(yīng)力集中系數(shù)：應(yīng)力集中系數(shù)： max0/Kmax發(fā)生應(yīng)力集中截面上的最大應(yīng)力； 0被減弱截面上的平均應(yīng)力。材材 料料 力力 學(xué)學(xué)2.3、資料的機(jī)

42、械性能、資料的機(jī)械性能2.3.4 資料的沖擊韌性及其測定資料的沖擊韌性及其測定2、應(yīng)力集中的概念、應(yīng)力集中的概念 1塑性資料接受靜載荷時可以不思索應(yīng)力集中的影響有緩和應(yīng)力集中的作用?；?qū)?yīng)力集中有自限性。2應(yīng)力集中會使組織均勻應(yīng)力集中會使組織均勻的脆性資料的承載才干大為降的脆性資料的承載才干大為降低低 無屈服階段，在最大應(yīng)力處首先產(chǎn)生裂紋到達(dá)強(qiáng)度極限時，在裂紋尖端又構(gòu)成新的應(yīng)力集中角越尖越嚴(yán)重，最終導(dǎo)致整個構(gòu)件破壞。 材材 料料 力力 學(xué)學(xué)2.3、資料的機(jī)械性能、資料的機(jī)械性能2.3.4 資料的沖擊韌性及其測定資料的沖擊韌性及其測定2、應(yīng)力集中的概念、應(yīng)力集中的概念 3組織不均勻的脆性資料可不

43、思索應(yīng)力集中影響 如鑄鐵。因其組織內(nèi)部存在著導(dǎo)致應(yīng)力集中的片狀石墨，所以構(gòu)件尺寸變化引起的應(yīng)力集中對承載才干的影響就不大明顯了。 4不論是塑性還是脆性資料，接受交變載荷時必需思索應(yīng)力集中的影響。 應(yīng)力集中促使疲勞裂痕的構(gòu)成，導(dǎo)致疲勞破壞。材材 料料 力力 學(xué)學(xué)2.3、資料的機(jī)械性能、資料的機(jī)械性能2.3.4 資料的沖擊韌性及其測定資料的沖擊韌性及其測定3、彎曲實(shí)驗(yàn)冷彎實(shí)驗(yàn)。冷不是指低溫、彎曲實(shí)驗(yàn)冷彎實(shí)驗(yàn)。冷不是指低溫 目的：檢查試件接受塑性變形的才干。 Pd 在試件反面不出現(xiàn)裂紋的條件下,彎心直徑d越小、試件彎曲角越大，那么試件接受塑性變形的才干越強(qiáng)。化工設(shè)備上主要做鋼板或鋼板對接焊縫接頭的冷

44、彎實(shí)驗(yàn)?；ぴO(shè)備上主要做鋼板或鋼板對接焊縫接頭的冷彎實(shí)驗(yàn)。材材 料料 力力 學(xué)學(xué)2.3、資料的機(jī)械性能、資料的機(jī)械性能2.3.5 資料的硬度及其測定資料的硬度及其測定a.硬度硬度資料抵抗其它物體刻劃或壓入其外表的才干。資料抵抗其它物體刻劃或壓入其外表的才干。 根據(jù)壓入頭及加力方式 。b.硬度表示方法：硬度表示方法：材材 料料 力力 學(xué)學(xué) 對耐磨性精度堅持性及強(qiáng)度等其他機(jī)械性質(zhì)都有一定關(guān)系。硬度越高闡明資料抵抗塑性變形才干越大，資料產(chǎn)生塑性變形越困難。硬度測定的特點(diǎn)：方法簡單、不破壞試件，經(jīng)硬度測定過的零件仍可運(yùn)用。洛氏硬度布氏硬度維氏硬度常用2.3、資料的機(jī)械性能、資料的機(jī)械性能2.3.5 資料的硬度及其測定資料的硬度及其測定 在布氏硬度實(shí)驗(yàn)機(jī)上，測出單位壓痕面積上的平均壓力即布氏硬度值： 222()/0.5()(/)HBS HBWF AFD DDdKgfmmFDd或Mpa，普通不注單位布氏硬度小于450，以普通淬火鋼球測定的，用HBS表示。 HB450的