材料力学2-2

《材料力学2-2》由会员分享，可在线阅读，更多相关《材料力学2-2（36页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、,第二章 拉伸、压缩与剪切,西南科技大学 土木工程与建筑学院 富 裕,Y.FU, Dept. of Civil Engineering and Architecture, Southwest University of Science and Technology,材料力学,2019年10月19日,第二章 拉伸、压缩与剪切,西南科技大学 土木工程与建筑学院 富 裕,Y.FU, Dept. of Civil Engineering and Architecture, Southwest University of Science and Technology,2-1 轴力和轴力图,2-2 拉压杆

2、的应力、圣维南原理、应力集中,2-3 材料拉伸、压缩时的力学性能,2-5 许用应力与强度条件,2-4 温度和时间对材料力学性能的影响（自学）,2-3 材料拉伸、压缩时的力学性能,一、常温静载拉压试验,常温、静载拉压试验,名义应力与工程应变， 曲线,拉伸 曲线,压缩 曲线,低碳钢四变形阶段,弹性和塑性根本区别，残余变形和回弹,重新加载，“冷作硬化”,卸载规律,1. 低碳钢的拉伸 曲线分析,2-3 材料拉伸、压缩时的力学性能,低碳钢压缩试验，塑性材料,2. 材料在压缩时的力学性能,灰铸铁压缩试验 破坏形式剪切,2-3 材料拉伸、压缩时的力学性能,低碳钢和铸铁拉压破坏形式的解释,抗剪能力,抗拉压能力

3、,低碳钢,铸铁,抗剪能力,抗压能力,抗拉能力,/,剪切屈服,拉断,剪切开裂,2-3 材料拉伸、压缩时的力学性能,三根杆尺寸相同但材料不同，在拉伸试验时得到的 - 曲线如图。问哪一种材料：,强度高 刚度大 韧性好,课堂练习题1,2-3 材料拉伸、压缩时的力学性能,3. 低碳钢材料在拉伸实验过程中，不发生明显的塑性变形时， 承受的最大应力应当小于 ( ) 的数值， （A） 比例极限； （B） 屈服极限； （C） 强度极限； （D） 许用应力。,2. 塑性材料冷作硬化后，材料的力学性能发生了变化。 判断以下结论哪一个正确 ( ) （A） 比例极限提高，弹性模量降低； （B） 比例极限提高，塑性降低；

4、 （C） 比例极限不变，弹性模量不变； （D） 比例极限不变，塑性不变。,课堂练习题,B,B,2-3 材料拉伸、压缩时的力学性能,电线杆拉索上的低压绝缘子如图。根据绝缘子的强度要求比较(a)、(b)两种结构的合理性。,课堂练习题4,2-3 材料拉伸、压缩时的力学性能,已知低碳钢的比例极限 p = 200 MPa，屈服极限 s = 240 MPa，弹性模量 E = 200 GPa。在轴向拉伸试验时分别测得试样标距段的轴向应变 1 = 0.0005 和 2 = 0.005 。能否求出此时试样横截面上的名义应力?,课堂练习题5,2-3 材料拉伸、压缩时的力学性能,第二章 拉伸、压缩与剪切,西南科技大

5、学 土木工程与建筑学院 富 裕,Y.FU, Dept. of Civil Engineering and Architecture, Southwest University of Science and Technology,2-1 轴力和轴力图,2-2 拉压杆的应力、圣维南原理、应力集中,2-3 材料拉伸、压缩时的力学性能,2-5 许用应力与强度条件,2-4 温度和时间对材料力学性能的影响（自学）,一、温度对材料力学性能的影响,其它金属材料,温度对低碳钢强度和韧性的影响,“蓝脆性”,高温，强度降低、韧性增加；,低温，强度提高，韧性降低。,短期高温静载拉伸试验, 2.4 温度和加载速度对材料

6、力学性能的影响,长期高温静载，粘性、临界温度,蠕变，蠕变规律，塑性变形，危害,“应力松弛”，“弹性后效”，粘弹性,一、温度对材料力学性能的影响, 2.4 温度和加载速度对材料力学性能的影响,二、加载速度对材料力学性能的影响,冲击加载与循环加载,动态拉伸曲线，应变率强化,率敏感材料, 2.4 温度和加载速度对材料力学性能的影响,冲击韧性,能量指标，相对性，应用,“冷脆现象”,延脆转变温度 FATT,值的测定,二、加载速度对材料力学性能的影响, 2.4 温度和加载速度对材料力学性能的影响,第二章 拉伸、压缩与剪切,西南科技大学 土木工程与建筑学院 富 裕,Y.FU, Dept. of Civil

7、Engineering and Architecture, Southwest University of Science and Technology,2-1 轴力和轴力图,2-2 拉压杆的应力、圣维南原理、应力集中,2-3 材料拉伸、压缩时的力学性能,2-5 许用应力与强度条件,2-4 温度和时间对材料力学性能的影响（自学）,一、材料失效与失效判据,失效形式与应力状态有关,极限应力,塑性材料,失效判据,脆性材料, 2-5 许用应力与强度条件,二、构件的强度失效与设计准则,强度失效 断裂、屈服,构件失效,弹性设计准则,许用应力,弹性设计思想 “一点处失效”的设计概念, 2-5 许用应力与强度

8、条件,二、构件的强度失效与设计准则,对安全因数的两点理解,安全因数的确定,许用应力,理想模型,强度储备,安全性与经济性,经验数值与行业标准,+, 2-5 许用应力与强度条件,三 、拉压杆的强度计算,强度条件：, 许用正应力, 许用切应力,低碳钢,？, 许用正应力,强度条件：,统一,塑性材料,脆性材料, 2-5 许用应力与强度条件,统一,三 、拉压杆的强度计算,等截面杆, 校核强度：, 设计截面尺寸：, 计算许可载荷：,强 度 计 算 三 方 面,变截面杆, 2-5 许用应力与强度条件,煤矿井深 200 m，井架高 18 m，装煤的罐笼满载重 P 45 kN 。提升罐笼的钢丝绳横截面积 = 25

9、1 mm2，自重 q = 23.8 N/m ，抗拉强度b = 1600 MPa ，安全因数 n = 7.5 。校核钢丝绳的强度。,例：,2-2, 2-5 许用应力与强度条件,吊车在图示托架的梁 AC 上移动，起重量为 15 kN，钢杆AB 直径 d = 20 mm， = 120 MPa，校核杆 AB 的强度。,例：,2-3, 2-5 许用应力与强度条件,解, 受力分析，计算轴力,当 x = AC 时，FAB 达到最大值,即, 2-5 许用应力与强度条件,例：,2-3,解, 受力分析，计算轴力, 计算应力,安全否？,吊车在托架的梁 AC 上移动，起重量为 15 kN，钢杆AB 直径 d = 20

10、 mm， = 120 MPa，校核杆 AB 的强度。,若 P = 20 kN，则 AB 杆的最大工作应力AB,max= 164 MPa，强度不足，应重新设计。, 2-5 许用应力与强度条件, 强度校核,例：,2-3,解,故拉杆 AB 安全！, 增大拉杆横截面积。, 改变拉杆材料。,吊车在托架的梁 AC 上移动，起重量为 15 kN，钢杆AB 直径 d = 20 mm， = 120 MPa，校核杆 AB 的强度。,油缸内径 D = 350 mm，油压 p = 1 MPa，求连接油缸与油缸盖的螺栓的直径。螺栓材料许用应力 = 40 MPa，螺栓个数为 6 。,例：,2-4, 2-5 许用应力与强度

11、条件,D = 350 mm，油压 p = 1 MPa。螺栓 = 40 MPa，求螺栓直径。,每个螺栓承受轴力为总压力的 1/6,油缸盖受到的压力,根据强度条件,即螺栓的轴力为,得,即,螺栓直径,例：,2-4,解, 2-5 许用应力与强度条件,自制悬臂式起重机，钢管 AB 外径 D = 105 mm，内径 d = 95 mm，钢缆 1 和 2 互相平行，可按直径 d 1 = 25 mm 的圆杆计算。材料的许用应力相同， = 60 MPa，确定起重机的许用吊重。, 2-5 许用应力与强度条件,例：,2-5,解, 受力分析，计算轴力, 2-5 许用应力与强度条件,解, 受力分析，计算轴力, 确定许用

12、载荷,撑杆强度条件,自制悬臂式起重机，钢管 AB 外径 D = 105 mm，内径 d = 95 mm，钢缆 1 和 2 互相平行，可按直径 d 1 = 25 mm 的圆杆计算。材料的许用应力相同， = 60 MPa，确定起重机的许用吊重。,例：,2-5, 2-5 许用应力与强度条件,解, 确定许用载荷,撑杆强度条件,钢缆强度条件,故由钢缆 1 所受拉力 T1 来确定许用载荷。,比较以上结果，起重机的许用吊重为 17 kN,自制悬臂式起重机，钢管 AB 外径 D = 105 mm，内径 d = 95 mm，钢缆 1 和 2 互相平行，可按直径 d 1 = 25 mm 的圆杆计算。材料的许用应力

13、相同， = 60 MPa，确定起重机的许用吊重。,例：,2-5, 2-5 许用应力与强度条件,例：,2-6,解, 轴力计算,当 x = L ，FBD 达到最大值,即,简易起重机构，AC 为刚性梁，吊车与起吊重物总重为 P ，为使 BD 杆最轻，角 应为何值？已知 BD 杆的许用应力为 。, 2-5 许用应力与强度条件,例：,2-6,解, 强度应用,斜撑杆 BD 所需最小面积为：,由此得斜撑杆 BD 的体积为：,BD 杆许用应力为 ，为使 BD 杆最轻，角 应为何值？,杆 BD 重量最轻,由同一材料制成的不同构件，其许用应力是否相同? 为什么一般情形下脆性材料的安全因数要比塑性材料取得大些?, 小结,思考题,人字形屋架，已知木杆的横截面积 A1 = 10103 mm2，1 = 7 MPa；钢杆横截面积 A2 = 600 mm2，2 = 160 MPa。载荷 P = 80 kN 。,求： （1）校核屋架的强度； （2）该屋架的最大许用载荷； （3）按强度条件重新选择合理 的截面。, 2-5 许用应力与强度条件,思考题,实 验,郭怀仁（老师） 8706264 13881194100,谢谢！,