過程設備機械基礎：3 拉伸與壓縮

1、3 拉伸與壓縮3.2 內(nèi)力的求取方法3.3 應力與強度條件3.4 材料的變形與虎克定律3.5 材料的力學性能3.1 材料力學的內(nèi)涵本章所要解決的問題：3.6 材料的其它力學性能指標強度(Strength) 穩(wěn)定性(Stability)剛度(Stiffness) 3.1 材料力學需要解決的問題Stability of Structures壓過了?材料力學的基本假定1 小變形2 材料連續(xù)均勻3 材料各向同性連續(xù)均勻小變形各向同性實際工程構件能滿足嗎?Atrium Structure小變形ExcavatorCar Chassis連續(xù)均勻各向同性材料力學的研究對象桿板柱1）拉-壓2）剪切四種基本的變形

2、3）扭轉(zhuǎn)4）彎曲3.2 內(nèi)力和截面法外力：物體對構件的作用，如約束反力、主動力;內(nèi)力：構件一部分與相鄰部分之間的相互作用力;軸力圖：拉力畫在軸的上側(cè)，壓力畫在軸的下測。截面法：假想將桿件切開，使內(nèi)力轉(zhuǎn)化為外力，運用靜力平衡條件求出截面上內(nèi)力的方法。例1例2123今日習題:3-1,3-2,3-43.3 應力及強度條件一. 應力的基本概念定義：SN/A 表示單位截面上所受的力。規(guī)定：應力方向與截面垂直為正應力 應力方向與截面平行為剪應力直桿拉伸時斜截面上的應力則橫截面上的正應力為： 設與橫截面成夾角的斜截面k-k的面積為由左段的平衡可知 斜截面k-k上的應力:把f分解成垂直于斜截面的正應力和剪應力

3、斜截面上應力的特點：(1) 當=0時，斜截面k-k成為垂直于軸線的橫截面，達到最大值，而為最小值=0；(2) 當=90o時， 達到最大值, = /2。二 .強度條件危險應力0：構件開始破壞時的應力。強度條件：max0考慮實際情況及必要強度儲備取：max：取許用應力的理由：1 ）補償構件實際工作情況與設計計算時所設想的條件不一致。2 ）必要的強度儲備。根據(jù)強度條件可完成三件工作：1) 強度校核：maxN/3) 確定許可工作載荷：N A例3. 氣缸蓋用根徑為20mm的8個螺栓與氣缸體聯(lián)接，如圖所示。螺栓材料的許用應力=100Mpa，氣缸體內(nèi)徑Di=600mm，試求氣缸內(nèi)允許的最大壓力p（不考慮螺栓

4、的預緊力）。 每個螺栓內(nèi)徑的橫截面積為每個螺栓的許可軸力為 8個螺栓所承受的總載荷為 即氣缸蓋所受最大載荷為251.2KN。因此，缸內(nèi)最大允許的壓力為: 氣缸蓋的受力面積為:今日習題:3-6,3-7,3-93.4 材料的變形和虎克定律定義應變：截面收縮率：泊松系數(shù):物理中虎克定律將上式兩邊除以截面積A，則：E稱為材料的彈性模量，表示材料抵抗彈性變形的能力。3.5 材料的力學性能一) 材料的強度及測定(GB228-2002)金屬拉伸試驗試樣 國家標準規(guī)定：l=10d和l=5d拉伸時載荷與伸長量曲線FlF拉伸時應力與應變曲線二)其它材料拉伸應力應變曲線塑性材料拉伸應力應變曲線E脆性材料拉伸應力應變

5、曲線0.8/%5004003002001000玻璃鋼0.41.2 /MPa0.2灰口鑄鐵三) 壓縮時的應力應變曲線 塑性材料的應力應變曲線3.6 材料的其它力學性能指標 前面所測試的材料強度實際上只有在實驗室條件下測得的，工程構件的受力是多樣和復雜的，其受力可能為外載應力、變形應力和交變應力，材料的強度還與溫度等因素存在密切的關系。沖擊韌性是指材料抵抗沖擊載荷的能力, aK(J/cm2)3.6 材料的其它力學性能指標沖擊3.6 材料的其它力學性能指標硬度硬度表示其它物體對它表面局部壓入的能力。A. 布氏硬度瑞典工程師T.A.Brinell于1900年提出B. 洛氏硬度由美國人Rockwell

6、于1919年提出。用金剛石圓錐體或硬度鋼球做壓頭，根據(jù)試樣的壓痕深度來表示硬度高低。常見有：HRAHRBHRC常用的有HRA、HRB、HRC三個等級hh1120oPoPho3.6 材料的其它力學性能指標 溫度的影響高溫下的蠕變低溫下的脆性3.6 材料的其它力學性能指標疲勞強度決定于1） 交變應力的最大值2） 循環(huán)次數(shù)3） 交變應力的特征-131N1N2N301SN223456材料的疲勞曲線(S-N曲線)03.6 材料的其它力學性能指標 應力集中應力集中的表達應力集中系數(shù)的定義：應力集中系數(shù)的表達：應力集中的效果與材料性能間的關系 典型材料的應力應變曲線自然科學與社會科學的相似性來檢查我的總統(tǒng)府！如何發(fā)展? 美國攻打伊拉克，亡國了？材料屈服材料斷裂 我國政府的立場：伊拉克事務應由伊拉克人民決定?。ù髧L范）如何降低應力集中？止裂孔非常管用!F117戰(zhàn)機止裂孔！本章要點:本章內(nèi)容為材料力學的基礎內(nèi)容，重點思考的問題為：1）材料力學的基本