課題四-軸向拉伸與壓縮

1、課題四 汽車構(gòu)件軸向拉伸與壓縮的分析1一、教學(xué)目標(biāo)21 掌握強(qiáng)度、剛度的定義2 掌握桿件變形的基本形式種類3 掌握軸向拉伸和壓縮的受力特點(diǎn)和變形特點(diǎn)4 掌握內(nèi)力的概念、求解方法和軸力圖的繪制5 掌握材料力學(xué)性能的指標(biāo)6 掌握汽車構(gòu)件剪切與擠壓的定義及變形特點(diǎn)二、教學(xué)重點(diǎn)31 強(qiáng)度、剛度的定義2 桿件變形的基本形式種類3 軸向拉伸和壓縮的受力特點(diǎn)和變形特點(diǎn)4 內(nèi)力的概念、求解方法和軸力圖的繪制5 材料力學(xué)性能的指標(biāo)6 汽車構(gòu)件剪切與擠壓的定義及變形特點(diǎn)三、教學(xué)難點(diǎn)41 內(nèi)力的概念、求解方法和軸力圖的繪制2 材料力學(xué)性能的指標(biāo)四、知識(shí)回顧51. 什么是什么是平面力系平面力系?2.2.平面平面匯匯交

2、力系合力的求解方法有交力系合力的求解方法有哪些？哪些？3.3.平面平面匯匯交力系的平衡條件交力系的平衡條件是什么？是什么？如圖所示，平面匯交力系由F1、F2、F3 三個(gè)力組成，其中F1沿水平方向作用，大小為20kN，F(xiàn)2和F3大小相等且互相垂直，且F2與X軸的夾角為30度。設(shè)三力的合力FR豎直向下，大小為15kN，試求F2、F3的大小。五、主要教學(xué)內(nèi)容71、強(qiáng)度的定義零件在靜載荷作用下抵抗永久變形和破壞的能力稱為強(qiáng)度。2、剛度的定義剛度是指零件抵抗變形的能力。3、桿件的定義桿件是指長(zhǎng)度方向尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于橫截面尺寸的構(gòu)件。桿件可以分為：直桿、曲桿、等截面桿和變截面桿。4、桿件變形的基本形式桿件變形

3、的基本形式有：軸向拉伸或壓縮剪切擠壓扭轉(zhuǎn)彎曲 軸向拉壓及其特點(diǎn)軸向拉壓及其特點(diǎn)外力特征：外力或其合力作用線沿桿件軸線外力或其合力作用線沿桿件軸線變形特征：軸向伸長(zhǎng)或縮短，軸線仍為直線軸向伸長(zhǎng)或縮短，軸線仍為直線軸向拉壓: : 以軸向伸長(zhǎng)或縮短為主要特征的變形形式以軸向伸長(zhǎng)或縮短為主要特征的變形形式拉 壓 桿: : 以軸向拉壓為主要變形的桿件以軸向拉壓為主要變形的桿件9 軸軸 力力符號(hào)規(guī)定：拉力為正拉力為正, ,壓力為負(fù)壓力為負(fù)軸力定義：通過橫截面軸心并沿桿件軸線的內(nèi)力通過橫截面軸心并沿桿件軸線的內(nèi)力10 軸力計(jì)算軸力計(jì)算試分析桿的軸力試分析桿的軸力FFFF 12RFF N1段： ABFF N2

4、0N2 FF段： BC要點(diǎn)：逐段分析軸力；設(shè)正法求軸力要點(diǎn)：逐段分析軸力；設(shè)正法求軸力（F1=F，F(xiàn)2=2F）11 軸力圖軸力圖 表示軸力沿桿軸變化情況的圖線（即 FN-x 圖 ）, 稱為軸力圖以橫坐標(biāo)以橫坐標(biāo) x 表示橫截面位置，以縱坐標(biāo)表示橫截面位置，以縱坐標(biāo) FN 表示軸力，繪制軸力沿桿軸的變化曲線表示軸力，繪制軸力沿桿軸的變化曲線。FF N1FF N21210 kN8 kN3 kN5 kNABCD112233 解：解：1)1)求桿各截面的軸力求桿各截面的軸力 5 kNA11FN1 1-11-1截面：截面： Fx=0 FN1 5 =0 FN1 = 5kN (拉力拉力)1A10 kN5 k

5、NB122FN2 2-22-2截面：截面： Fx =0 FN2 +10 5 =0 FN2= -5kN (壓力壓力)3 kND33FN3 3-33-3截面：截面： Fx =0 3 FN3 =0 FN3= 3kN (拉力拉力)2)2)畫出軸力圖如左所示。畫出軸力圖如左所示。FN (kN)x55533+ 5例 等直桿等直桿AD , 畫桿的軸力圖畫桿的軸力圖。 例例 題題13 例例 題題例 等直桿等直桿BC , 橫截面面積為橫截面面積為A , 材料密度為材料密度為r r , 畫桿的畫桿的軸力圖軸力圖，求最大軸力求最大軸力解：1. 軸力計(jì)算軸力計(jì)算 gxAxFr r N 00N F glAlFr r N

6、2. 軸力圖與最大軸力軸力圖與最大軸力 gxAxFr r N軸力圖為斜直線軸力圖為斜直線glAFr r maxN, 145 拉壓桿的應(yīng)力15在橫截面上，單位面積上的內(nèi)力稱為應(yīng)力。SFN/公式為：應(yīng)力主要是衡量桿的強(qiáng)度指標(biāo)。6 材料的塑性000100 ll 伸長(zhǎng)率伸長(zhǎng)率l試驗(yàn)段原長(zhǎng)（標(biāo)距）試驗(yàn)段原長(zhǎng)（標(biāo)距） l0試驗(yàn)段殘余變形試驗(yàn)段殘余變形 塑性 是指在外載荷作用下，產(chǎn)生塑性變形而不被破壞的能力。16001100 AAA 斷面收縮率斷面收縮率塑性材料塑性材料： 5 % 5 % 例如結(jié)構(gòu)鋼與硬鋁等例如結(jié)構(gòu)鋼與硬鋁等脆性材料脆性材料： 5 % 5 % 例如灰口鑄鐵與陶瓷等例如灰口鑄鐵與陶瓷等A 試驗(yàn)

7、段橫截面原面積試驗(yàn)段橫截面原面積A1斷口的橫截面面積斷口的橫截面面積 塑性與脆性材料塑性與脆性材料單輝祖:工程力學(xué)(材料力學(xué))17(1)(1)、剪切與擠壓的基本概念、剪切與擠壓的基本概念1)1)、連接件、連接件 在構(gòu)件連接處起連接作用的部件，稱為連接件連接件。例如：螺栓、鉚釘、鍵等。連接件雖小，起著傳遞載荷的作用。 特點(diǎn)：可傳遞一般 力， 可拆卸。PP螺栓7 7 連接件的剪切與擠壓連接件的剪切與擠壓2 2、受力特點(diǎn)和變形特點(diǎn)：、受力特點(diǎn)和變形特點(diǎn)：nn（合力）（合力）PP以鉚釘為例：1）受力特點(diǎn)）受力特點(diǎn)： 構(gòu)件受兩組大小相等、方向相反、作用線相互很近（差一個(gè)幾何平面）的平行力系作用。2）變形特點(diǎn)變形特點(diǎn)： 構(gòu)件沿兩組平行力系的交界面發(fā)生相對(duì)錯(cuò)動(dòng)。nn（合力）（合力）PP(1)剪切面剪切面:構(gòu)件將發(fā)