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1、任务二 材料力学基础知识（选学） 任务目标： 1、理解杆件的拉伸与压缩。 2、能运用截面法计算内力。 3、能计算横截面上的应力。 4、理解许用应力、安全系数的概念。 5、能运用强度条件进行相应计算。 6、掌握剪切实用计算。 7、掌握挤压实用计算。,一、拉伸与压缩,杆件受拉伸作用时，两外力的方向为离开端面；杆件受压缩时，两外力的方向指向端面。,杆件变形的特点是：杆件产生沿轴线方向的伸长或缩短。这种变形方式称为轴向拉伸或轴向压缩。,1、杆件的拉伸与压缩,2、内力及计算方法,杆件在外力作用下产生变形时，其内部产生的相互作用力，称为内力。 内力随外力的增大而增加，但内力的增加到超过某一限度，杆件就会破
2、坏。因此，研究内力是解决杆件强度和刚度问题的基础。,为确定构件在外力作用下所产生的内力的大小和方向，通常采用截面法求解。,注意：图中内力的作用线与杆件轴线重合，这种内力称为轴力。 其符号规定为：当杆件受拉伸时，即轴力背向横截面时，取正号；杆件受压缩时，即轴力指向横截面时，取负号。,如图所示，设一杆沿轴线同时受三个力F1、F2、F3、 的作用，其作用点分别为A、B、C，求杆的轴力。,3、例题：,4、横截面上的应力及计算方法,我们在对构件进行强度和变形分析时，时常要用到应力的概念。一般认为，杆件截面上的内力是均匀分布的。根据应力的定义和横截面上应力均匀分布的规律，可以得到：,由于分布在横截面上的内
3、力皆垂直于截面，故此时的应力也必然垂直于截面，这种垂直于截面的应力，称为正应力。当轴力为拉力时，为拉应力；当轴力为压力时，为压应力。通常拉应力用正号表示；压应力用负号表示。,此式为轴向拉伸和压缩时，横截面上应力的计算公式。,例1：如图所示的杆为圆杆，已知F1600 N，F21000 N，d20 mm，D40 mm，试求此圆截面杆上的正应力为多少？,例2：如图3-37所示支架，杆AB为圆杆，直径d40 mm，杆BC为正方形横截面的型钢，边长a30 mm。在铰接点承受竖直方向的载荷G的作用，G40 KN，若不计杆的自重，试求：杆AB和杆BC横截面上的正应力是多少？,二、强度条件,1、许用应力与安全
4、系数,在工程上，把材料丧失正常工作能力的应力，称为极限应力或危险应力。,构件工作时，由载荷引起的压力称为工作应力。,在工程中，为了保证构件正常工作，设计时不能使工作应力值达到材料的极限应力；即把极限应力降低一定程度，作为材料所允许的应力，这个应力值称为材料的许用应力，以表示。,显然，许用应力必须小于极限应力。,在选取安全系数时，应以既节约材料又保证构件安全为原则。 对于常温、静载荷情况下，脆性材料取S23.5；塑性材料取S1.52。,2、强度条件,例2：如图所示，为锻造车间吊运铁水包的双套吊钩。吊钩杆部横截面为矩形，d50 mm，h100 mm。杆材料的许用应力20 MPa。铁水包自重16 K
5、N，最多能容60 KN重的铁水。试校验吊杆强度。,三、剪切与挤压,1、剪切,剪切就是在一对相距很近，方向相反的横向外力作用下，构件的横截面沿外力方向发生的错动变形。,2、剪切实用计算的方法,对于剪切构件的强度，要做精确的分析比较困难，因此在实际运用中，采用简化的计算方法，即叫做剪切的实用计算。,剪切应力计算公式为：,为了保证剪切件工作时安全可靠，应将构件的工作剪应力限制在材料的许用剪应力之内。由此得剪切强度条件为：,3、挤压,机械中的联接件，承受剪切作用的同时，在传力的接触面间互相挤压，而产生局部变形的现象，称为挤压。,挤压破坏的特点是：在构件相互接触的表面，因承受了较大的压力，使接触处的局部区域发生显著的塑性变形或挤碎。,4、挤压实用计算的方法,四、任务小结,1、拉伸与压缩 （1）杆件的拉伸与压缩 （2）内力及其计算方法 （3）横截面上的应力及其计算方法 2、强度条件 （1）许用应力与安全系数 （2）强度条件 3、剪切与挤压 （1）剪切 （2）剪切实用计算的方法 （3）挤压 （4）挤压实用计算的方法,五、完成课后练习,
