杆件的拉压强度分析

第三章构件的拉压强度分析包头职业技术学院机械技术应用基础内容第一节构件轴向拉伸与压缩的概念构件轴向拉伸与压缩的强度计算材料拉伸与压缩时的力学性能横截面上的内力横截面上的应力拉伸、压缩强度计算塑性材料拉伸时的力学性能塑性材料压缩时的力学性能脆性材料的力学性能一构件的轴向拉伸与压缩螺栓的轴向拉伸汽缸连杆的轴向压缩第一节构件轴向拉伸与压缩的概念横截面上的内力二构件轴向拉伸与压缩强度计算外力：构件上的载荷与约束力称为外力。内力：构件内各质点之间相互作用力称为内力。内力的特点：（1）内力随外力增加而增加。（2）横截面上的内力分布是均匀的。（3）内力的作用线垂直构件杆)的横截面，并通过截面的形心，这种内力也称为轴力。第二节轴向拉伸与压缩的内力与截面法应力：单位面积上的内力，单位N/mm2。第三节横截面上的应力1GPa=103MPa=109Pa内力与应力横截面上正应力计算方式为AFNσ的方向规定：拉应力为正，压应力为负。式中σ---横截面上的正应力(MPa)；FN---横截面上的轴力(内力)(N)；A---横截面的面积(mm2)。N第四节构件轴向拉伸与压缩强度计算为了保证拉、压杆具有足够的强度，必须使其最大正应力σmax(工作应力)小于或等于材料在拉伸(压缩)时的许用应力[σ]。AFNmax式中FN---构件危险截面处的轴力(N)；A--构件危险截面面积(mm2)；[σ]——由材料和热处理所确定的许用应力（MPa）。例12-1：若连杆所受压力为F=115．5kN，截面尺寸b=50mm，h=65mm，材料许用应力[σ]=50MPa，当OA与AB垂直时，试校核连杆的强度。活塞连杆受力图BAB解：连杆所受的轴力FN=F=115．5kN计算连杆截面面积A=b×h=50mm×65mm=3250mm2校核连杆的强度，由强度条件得MPaMPabhFAFNN5054.353250105.1153因为σ≤[σ]，所以连杆强度足够。第五节材料拉伸与压缩时的力学性能选择具有典型性的低碳钢作拉伸试验；标准试件；设备为材料拉伸实验机；缓慢加载，直至试件被拉断；试件受力变形为拉伸曲线。拉伸试样σ-ε曲线四个阶段低碳钢拉伸时的σ-ε曲线1弹性阶段σP比例极限σe弹性极限oA段直线的斜率为试件的弹性模量，用E表示，也称为材料的刚度。第五节材料拉伸与压缩时的力学性能屈服阶段应力虽然不再增加，但变形却迅速增大，材料犹如失去了变形的抵抗能力，这种现象称为材料屈服。此时卸载，材料不能恢复原来的形状，称为塑性变形。塑性变形在汽车机械中是不允许的。屈服阶段的最低应力值σs，称为材料的屈服点。低碳钢拉伸时的σ-ε曲线第五节材料拉伸与压缩时的力学性能强化阶段经过屈服阶段以后，曲线又继续上升，材料又恢复了抵抗变形的能力，这种现象称为材料的强化。强化阶段中的最高点D所对应的应力是材料承受的最大应力，称为强度或强度极限。强度或强度极限是材料抵抗破坏能力的指标。低碳钢拉伸时的σ-ε曲线第五节材料拉伸与压缩时的力学性能低碳钢拉伸时的σ-ε曲线低碳钢拉伸时的σ-ε曲线应力达到σb后，试件在某一局部范围内横向尺寸突然缩小，形成“颈缩”现象，这时承载能力急剧下降。最后在颈缩处被拉断。颈缩阶段伸长率和断面收缩率材料的塑性以试件拉断后遗留下来的塑性变形来表示。塑性大小用伸长率和断面收缩率来表示。LLL21AAA1×100%×100%式中L1---试件拉断后的长度(mm)；L---试件原始长度(mm)；A1---试件拉断处的横截面面积(mm2)；A---试件原始横截面面积(mm2)。塑性材料压缩时的力学性能第三节材料拉伸与压缩时的力学性能塑性材料压缩时，在屈服阶段以前，两曲线基本重合。屈服阶段后，试件愈压愈扁，曲线不断上升，得不到材料压缩时的抗压强度。低碳钢压缩时的σ-ε曲线以灰铸铁为例，它在拉伸时为一条微弯的曲线，无屈服现象，不产生颈缩，变形小，当应力达一定数值时，突然断裂。第三节材料拉伸与压缩时的力学性能脆性材料的力学性能灰铸铁拉伸时的σ-ε曲线构件的拉伸拉伸拉断灰铸铁压缩时也无明显的直线部分，无屈服极限，但是强度超过抗拉强度4~5倍，其他脆性材料也具有这样的性质。第三节材料拉伸与压缩时的力学性能脆性材料的力学性能灰铸铁压缩时的σ-ε曲线小结构件的轴向拉伸与压缩构件轴向拉伸与压缩的强度计算材料拉伸与压缩时的力学性能构件的拉压强度分析