轴向变形时材料的力学性能、许用应力

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1、轴向变形时材料的力学性能、许用应力轴向变形时材料的力学性能、许用应力教学目的：教学目的：1 1、了解塑性材料拉压时的力学性能、了解塑性材料拉压时的力学性能、了解塑性材料拉压时的力学性能、了解塑性材料拉压时的力学性能2 2、了解脆性材料拉压时的力学性能、了解脆性材料拉压时的力学性能、了解脆性材料拉压时的力学性能、了解脆性材料拉压时的力学性能3 3、掌握材料拉压过程中的几个重要指标、掌握材料拉压过程中的几个重要指标、掌握材料拉压过程中的几个重要指标、掌握材料拉压过程中的几个重要指标4 4、掌握容许应力及安全系数的概念、掌握容许应力及安全系数的概念、掌握容许应力及安全系数的概念、掌握容许应力及安全系

2、数的概念重重重重 点点点点 1、塑性材料和脆性材料在拉压时的力学性能；、塑性材料和脆性材料在拉压时的力学性能； 2、容许应力；、容许应力； 难难难难 点点点点力学性能的掌握力学性能的掌握。一、拉伸时材料的力学性能一、拉伸时材料的力学性能材料的力学性能：（与材料自身性质，加载方式，温度材料的力学性能：（与材料自身性质，加载方式，温度条件有关）条件有关）是材料在受力过程中表现出的各种物理性是材料在受力过程中表现出的各种物理性质。质。 在常温、静载条件下，塑性材料和脆性材料在拉伸和压缩时在常温、静载条件下，塑性材料和脆性材料在拉伸和压缩时的力学性能。的力学性能。拉伸标准试件：拉伸标准试件：圆截面圆截

3、面 l=10d l=5d矩形截面矩形截面k=11.3 k= 5.61、低碳钢拉伸时的力学性能、低碳钢拉伸时的力学性能明显的四个阶段明显的四个阶段1 1、弹性阶段、弹性阶段obob比例极限比例极限弹性极限弹性极限2 2、屈服阶段、屈服阶段bcbc（失去抵失去抵抗变形的能力）抗变形的能力）屈服极限屈服极限3 3、强化阶段、强化阶段cece（恢复抵抗恢复抵抗变形的能力）变形的能力）强度极限强度极限4 4、局部径缩阶段、局部径缩阶段efef两个塑性指标两个塑性指标: :断后伸长率断后伸长率断面收缩率断面收缩率为塑性材料为塑性材料为脆性材料为脆性材料低碳钢的低碳钢的为塑性材料为塑性材料 卸载定律及冷作硬

4、化卸载定律及冷作硬化1 1、弹性范围内卸载、再加载、弹性范围内卸载、再加载2 2、过弹性范围卸载、再加载、过弹性范围卸载、再加载 即材料在卸载过程中即材料在卸载过程中应力和应变是线形关系，应力和应变是线形关系，这就是这就是卸载定律卸载定律。 材料的比例极限增高，材料的比例极限增高，延伸率降低，称之为延伸率降低，称之为冷作硬冷作硬化或加工硬化化或加工硬化。 2 2、其其它它材材料料拉拉伸伸时时的的力力学学性性质质 对于没有明显对于没有明显屈服阶段的塑性材屈服阶段的塑性材料，用名义屈服极料，用名义屈服极限限0.20.2来表示。来表示。3 3、铸铁拉伸时的性能曲线、铸铁拉伸时的性能曲线 对于脆性材料

5、（铸铁），拉伸时的应力应变曲线对于脆性材料（铸铁），拉伸时的应力应变曲线为微弯的曲线，没有屈服和径缩现象，试件突然拉断。为微弯的曲线，没有屈服和径缩现象，试件突然拉断。断后伸长率约为断后伸长率约为0.5%0.5%。为典型的脆性材料。为典型的脆性材料。 btbt拉伸强度极限（约为拉伸强度极限（约为140MPa140MPa）。）。它是衡量脆性它是衡量脆性材料（铸铁）拉伸的唯一强度指标。材料（铸铁）拉伸的唯一强度指标。二、二、 材料压缩时的力学性质材料压缩时的力学性质 试试件件和和实实验验条条件件常常温温、静静载载2-52-52-52-51 1、 塑塑性性材材料料（低低碳碳钢钢）的的压压缩缩屈服极限

6、屈服极限比例极限比例极限弹性极限弹性极限 拉伸与压缩在屈服拉伸与压缩在屈服阶段以前完全相同。阶段以前完全相同。E E - - 弹性摸量弹性摸量2 2、 脆脆性性材材料料（铸铸铁铁）的的压压缩缩 脆性材料的抗拉与抗压性质脆性材料的抗拉与抗压性质不完全相同不完全相同 压缩时的强度极限远大于拉伸压缩时的强度极限远大于拉伸时的强度极限时的强度极限低碳钢压缩低碳钢压缩, , 愈压愈扁愈压愈扁铸铁压缩铸铁压缩, , 约约45454545 开裂开裂开裂开裂建筑专业用的混凝土，压缩时的应力建筑专业用的混凝土，压缩时的应力应变应变图，如图示。图，如图示。 混凝土的抗压强度要比抗拉强度大混凝土的抗压强度要比抗拉强

7、度大1010倍左右。倍左右。 1 1、安全系数和许用应力、安全系数和许用应力工作应力工作应力极限应力极限应力塑性材料塑性材料脆性材料脆性材料塑性材料塑性材料的许用应力的许用应力脆性材料的许用应力脆性材料的许用应力 n n 安全系数安全系数 许用应力许用应力。三、三、 安全因数、许用应力、强度条件安全因数、许用应力、强度条件2 2、 强度条件强度条件根据强度条件，可以解决三类强度计算问题根据强度条件，可以解决三类强度计算问题1 1、强度校核：、强度校核：2 2、设计截面：、设计截面：3 3、确定许可载荷：、确定许可载荷：max三、三、 安全因数、许用应力、强度条件安全因数、许用应力、强度条件1

8、1、 安全因数与许用应力安全因数与许用应力塑性材料，当应力达到屈服极限时，构件已发塑性材料，当应力达到屈服极限时，构件已发生明显的塑性变形，影响其正常工作，称之为生明显的塑性变形，影响其正常工作，称之为失效失效，因此把，因此把屈服极限屈服极限作为塑性材料作为塑性材料极限应力极限应力。 脆性材料，直到断裂也无明显的塑性变形，断脆性材料，直到断裂也无明显的塑性变形，断裂是失效的唯一标志，因而把裂是失效的唯一标志，因而把强度极限强度极限作为脆作为脆性材料的性材料的极限应力极限应力。 根据失效的准则，将屈服极限与强度极限通根据失效的准则，将屈服极限与强度极限通称为称为极限应力极限应力( )工作应力工作应力杆件工作时由荷载引起的应力杆件工作时由荷载引起的应力极限应力极限应力使材料丧失正常工作能力的应力使材料丧失正常工作能力的应力把极限应力除以一个大于把极限应力除以一个大于1 1的因数，得到的因数，得到的应力值称为许用应力的应力值称为许用应力( )( )大于大于1 1的因数的因数n n 称为称为安全因数安全因数。 许用拉应力许用拉应力( )( )、许用压应力用、许用压应力用( )( )工程中安全因数工程中安全因数n n的取值范围，由国家标准的取值范围，由国家标准规定，一般不能任意改变。规定，一般不能任意改变。