材料力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)演示文稿

1、材料力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)演示文稿第一頁(yè)，共六十四頁(yè)。材料力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)第二頁(yè)，共六十四頁(yè)。提綱1 材料力學(xué)與生產(chǎn)實(shí)踐的關(guān)系2 材料力學(xué)的建立3 緒論3.1材料力學(xué)的研究對(duì)象3.2材料力學(xué)的基本假設(shè)3.3外力與內(nèi)力3.4正應(yīng)力與切應(yīng)力3.5正應(yīng)變與切應(yīng)變3.6桿件的四種基本變形形式第三頁(yè)，共六十四頁(yè)。提綱4 軸向拉伸與壓縮4.1引言4.2軸力與軸力圖4.3拉壓桿的應(yīng)力（平面假設(shè)）4.4材料在拉伸與壓縮的力學(xué)性能4.5失效、許用應(yīng)力附錄 常用材料的力學(xué)性能第四頁(yè)，共六十四頁(yè)。1、材料力學(xué)與生產(chǎn)實(shí)踐的關(guān)系第五頁(yè)，共六十四頁(yè)。趙州橋(石拱橋)595-605年建，充分利用石料的壓縮強(qiáng)度安瀾竹索橋(宋代建)(196

2、4年改為鋼纜承托的索橋)充分利用竹材的拉伸強(qiáng)度1、材料力學(xué)與生產(chǎn)實(shí)踐的關(guān)系第六頁(yè)，共六十四頁(yè)。2、材料力學(xué)的建立伽利略(G.Galileo)1638年提出計(jì)算梁強(qiáng)度的公式(但結(jié)論不正確)胡克(R.Hooke)1678年發(fā)表根據(jù)實(shí)驗(yàn)得出的物理定律胡克定律第七頁(yè)，共六十四頁(yè)。2、材料力學(xué)的建立通常所指金屬材料的性能包括以下兩個(gè)方面： 1使用性能是為了保證機(jī)械零件、設(shè)備、結(jié)構(gòu)件等能正常工作，材料所應(yīng)具備的使用性能主要有力學(xué)性能（強(qiáng)度、硬度、剛度、塑性、韌性等）、物理性能（密度、熔點(diǎn)、導(dǎo)熱性、熱膨脹性等），化學(xué)性能（耐蝕性、熱穩(wěn)定性等）。使用性能決定了材料的應(yīng)用范圍，使用安全可靠性和使用壽命。 材料力

3、學(xué)的建立主要解決材料的力學(xué)性能，研究對(duì)象有 （1）強(qiáng)度 （2）剛度 （3）穩(wěn)定性 研究的參數(shù)包括 第八頁(yè)，共六十四頁(yè)。2、材料力學(xué)的建立強(qiáng)度。（屈服強(qiáng)度，抗拉強(qiáng)度，抗彎強(qiáng)度，抗剪強(qiáng)度），如鋼材Q235，屈服強(qiáng)度為235MPa 塑性。一般用伸長(zhǎng)率或斷面收縮率表示。如Q235伸長(zhǎng)率為5=21-26 硬度。包括劃痕硬度，壓入硬度回跳硬度，如布氏硬度、維氏硬度、洛氏硬度里氏硬度等等。 沖擊韌性。沖擊功ak 第九頁(yè)，共六十四頁(yè)。3、緒論3.1材料力學(xué)的研究對(duì)象1、構(gòu)件2、構(gòu)件分類塊體板殼軸線中面桿件形心橫截面第十頁(yè)，共六十四頁(yè)。3.1材料力學(xué)的研究對(duì)象軸線： 中軸線、中心線。橫截面：垂直于梁的軸向的截面

4、形狀。 形心:截面圖形的幾何中心 。第十一頁(yè)，共六十四頁(yè)。對(duì)構(gòu)件在荷載作用下正常工作的要求. 具有足夠的強(qiáng)度荷載作用下不斷裂，荷載去除后不產(chǎn)生過大的永久變形(塑性變形)構(gòu)件在外載作用下，抵抗破壞的能力。 例如儲(chǔ)氣罐不應(yīng)爆破。（破壞 斷裂或變形過量不能恢復(fù)）FFaFF鋼 筋b3.1材料力學(xué)的研究對(duì)象第十二頁(yè)，共六十四頁(yè)。荷載未作用時(shí)塑形變形示例荷載作用下F荷載去除后3.1材料力學(xué)的研究對(duì)象第十三頁(yè)，共六十四頁(yè)。. 具有足夠的剛度荷載作用下的彈性變形不超過工程允許范圍。構(gòu)件在外載作用下，抵抗可恢復(fù)變形的能力。例如機(jī)床主軸不應(yīng)變形過大，否則影響加工精度。導(dǎo)軌、絲杠等。荷載未作用時(shí)荷載去除后荷載作用下

5、F3.1材料力學(xué)的研究對(duì)象彈性變形第十四頁(yè)，共六十四頁(yè)。. 滿足穩(wěn)定性要求對(duì)于理想中心壓桿是指荷載作用下桿件能保持原有形態(tài)的平衡。 構(gòu)件在某種外載作用下，保持其原有平衡狀態(tài)的能力。例如柱子不能彎等。 偏心受壓直桿3.1材料力學(xué)的研究對(duì)象第十五頁(yè)，共六十四頁(yè)。3.2材料力學(xué)的基本假設(shè)1連續(xù)性假設(shè)：認(rèn)為整個(gè)物體體積內(nèi)毫無空隙地充 滿物質(zhì) （數(shù)學(xué)） 2均勻性假設(shè)：認(rèn)為物體內(nèi)的任何部分，其力學(xué)性 能相同 （力學(xué)） 3各向同性假設(shè)：認(rèn)為在物體內(nèi)各個(gè)不同方向的力 學(xué)性能相同（物理） 4. 小變形假設(shè)：指構(gòu)件在外力作用下發(fā)生的變形量遠(yuǎn)小于構(gòu)件的尺寸 第十六頁(yè)，共六十四頁(yè)。3.3外力與內(nèi)力外力：按外力作用的方

6、式體積力:是連續(xù)分布于物體內(nèi)部各點(diǎn)的力如物體的自重和慣性力面積力:如油缸內(nèi)壁的壓力，水壩受到的水壓力等均為分布力若外力作用面積范圍遠(yuǎn)小于構(gòu)件表面的尺寸，可作為作用于一點(diǎn)的集中力。如火車輪對(duì)鋼軌的壓力等按時(shí)間分布力：集中力：靜載：動(dòng)載：緩慢加載（a0）快速加載（a0），或沖擊加載第十七頁(yè)，共六十四頁(yè)。內(nèi)力與截面法 內(nèi)力：物體內(nèi)部的相互作用力。由于載荷作用引起的內(nèi)力稱為附加內(nèi)力。簡(jiǎn)稱內(nèi)力。內(nèi)力特點(diǎn)：引起變形，傳遞外力，與外力平衡。 截面法：將桿件假想地切成兩部分，以顯示內(nèi)力，稱為截面法。3.3外力與內(nèi)力第十八頁(yè)，共六十四頁(yè)。應(yīng)用力系簡(jiǎn)化理論，將上述分布內(nèi)力向橫截面的形心簡(jiǎn)化，得軸力 ：Fx沿桿件軸

7、線方向內(nèi)力分量，產(chǎn)生軸向（伸長(zhǎng)，縮短）剪力 ：Fy、Fz使桿件產(chǎn)生剪切變形扭矩 ：Mx 力偶，使桿件產(chǎn)生繞軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的扭轉(zhuǎn)變形彎矩 ：My , Mz 力偶，使桿件產(chǎn)生彎曲變形3.3外力與內(nèi)力第十九頁(yè)，共六十四頁(yè)。3.3外力與內(nèi)力上述內(nèi)力及內(nèi)力偶矩分量與作用在切開桿段上的外力保持平衡，因此，由平衡方程Fx=0，F(xiàn)y=0，F(xiàn)z=0Mx=0，My=0，Mz=0第二十頁(yè)，共六十四頁(yè)。3.4正應(yīng)力與剪（切）應(yīng)力pM垂直于截面的應(yīng)力稱為“正應(yīng)力” (，sigma西格瑪)；位于截面內(nèi)的應(yīng)力稱為“剪應(yīng)力”(，tau套 )。 應(yīng)力單位：1Pa =1 N/m2 1M Pa = 1106 N/m2 1G Pa = 1

8、109 N/m2第二十一頁(yè)，共六十四頁(yè)。 3.5正應(yīng)變與切應(yīng)變一、形變： 形狀的改變。物體的形狀總可用它各部分的長(zhǎng)度和角度來表示。因此物體的形變總可以歸結(jié)為長(zhǎng)度的改變和角度的改變。二、應(yīng)變： 應(yīng)變又可分為正應(yīng)變（線應(yīng)變）和切應(yīng)變兩種。每單位長(zhǎng)度的伸縮稱為正應(yīng)變（線應(yīng)變），用（epsilon ，伊普西龍 ） 表示；各線段之間的直角的改變稱為切應(yīng)變（角應(yīng)變），用 （gamma，伽馬）表示。第二十二頁(yè)，共六十四頁(yè)。 3.5正應(yīng)變與切應(yīng)變 線應(yīng)變 線應(yīng)變 即單位長(zhǎng)度上的變形量，無量綱，其物 物理意義是構(gòu)件上一點(diǎn)沿某一方向變形量的大小 第二十三頁(yè)，共六十四頁(yè)。 3.5正應(yīng)變與切應(yīng)變 切應(yīng)變 切應(yīng)變 ：即

9、一點(diǎn)單元體兩棱角直角的改變 量，無量綱 彈性變形： 卸載時(shí)能夠消失或恢復(fù)的變形; 塑性變形： 卸載時(shí)不能消失或恢復(fù)的變形。第二十四頁(yè)，共六十四頁(yè)。3.6桿件的四種基本變形形式 1.軸向拉伸或壓縮變形 受力特點(diǎn)：桿受一對(duì)大小相等，方向相反的縱向力 ，力的作用線與桿軸線重。 變形特點(diǎn)： 相鄰截面相互離開(或靠近)第二十五頁(yè)，共六十四頁(yè)。2.剪切變形受力特點(diǎn)：桿受一對(duì)大小相等，方向相反的橫向力作用，力的作用線靠得很近。變形特點(diǎn)： 相鄰截面相對(duì)錯(cuò)動(dòng).3.6桿件的四種基本變形形式第二十六頁(yè)，共六十四頁(yè)。3.6桿件的四種基本變形形式 3.扭轉(zhuǎn)變形受力特點(diǎn)： 桿受一對(duì)大小相等，方向相反的力偶，力偶作用面垂直

10、于桿軸線.變形特點(diǎn)： 相鄰截面繞軸相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng).第二十七頁(yè)，共六十四頁(yè)。4.彎曲變形受力特點(diǎn)：桿受一對(duì)大小相等，方向相反的力 偶作用，力偶作用面是包含(或平行) 軸線的縱向面.變形特點(diǎn)：相鄰截面繞垂直于力偶作用面的軸 線作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng).3.6桿件的四種基本變形形式第二十八頁(yè)，共六十四頁(yè)。 工程中常用構(gòu)件在荷載作用下的變形，大多為上述幾種基本變形形式的組合，純屬一種基本變形形式的構(gòu)件較為少見.但若以一種基本變形形式為主，其它屬于次要變形的，則可按這種基本變形形式計(jì)算.若幾種變形形式都非次要變形，則屬于組合變形問題.3.6桿件的四種基本變形形式第二十九頁(yè)，共六十四頁(yè)。4 軸向拉伸與壓縮4.1引言在不同形式

11、的外力作用下，桿件的變形與應(yīng)力也相應(yīng)不同。軸向載荷：作用線沿桿件軸線的載荷軸向拉壓：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 軸向拉壓的受力特點(diǎn)：外力的合力作用線與桿的軸線重合。軸向拉壓的變形特點(diǎn)：軸向拉伸：桿的變形是軸向伸長(zhǎng)，橫向縮短。軸向壓縮：桿的變形是軸向縮短，橫向變粗。第三十頁(yè)，共六十四頁(yè)。軸向壓縮，對(duì)應(yīng)的外力稱為壓力。軸向拉伸，對(duì)應(yīng)的外力稱為拉力。力學(xué)模型如圖4.1引言第三十一頁(yè)，共六十四頁(yè)。有一些直桿，受到兩個(gè)以上的軸向載荷作用，這種桿仍屬于拉壓桿。 4.1引言第三十二頁(yè)，共六十四頁(yè)。4.2軸力與軸力圖一、軸力在軸向載荷F作用下，桿件橫截面上的唯一內(nèi)力

12、分量為軸力FN，軸力或?yàn)槔?，或?yàn)閴毫?，為區(qū)別起見,通常規(guī)定拉力為正，壓力為負(fù)。正負(fù)第三十三頁(yè)，共六十四頁(yè)。4.2軸力與軸力圖二、軸力計(jì)算如圖所示120F2FF2FFN1FN2FxFN12BAC2FF平衡方程Fx=0，F(xiàn)N1-2F=0得AB段的軸力為FN1=2F對(duì)于BC段，由平衡方程 Fx=0，F(xiàn)-FN2=0得BC段的軸力為FN2=F第三十四頁(yè)，共六十四頁(yè)。4.2軸力與軸力圖以上分析表明，在AB與BC桿段內(nèi)，軸力不同。為了形象地表示軸力沿桿軸（即桿件軸線）的變化情況，并確定最大軸力的大小及所在截面的位置，常采用圖線表示法。作圖時(shí)，以平行于桿軸的坐標(biāo)表示橫截面的位置，垂直于桿軸的另一坐標(biāo)表示軸力

13、，于是，軸力沿桿軸的變化情況即可用圖線表示。表示軸力沿桿軸變化情況的圖線，稱為軸力圖。例如上圖中的坐標(biāo)圖即為桿的軸力圖。第三十五頁(yè)，共六十四頁(yè)。4.2軸力與軸力圖例1 圖中所示為右端固定梯形桿，承受軸向載荷F1與F2作用，已知F1=20KN（千牛頓），F(xiàn)2=50KN，試畫桿的軸力圖，并求出最大軸力值。解：（1）計(jì)算支反力設(shè)桿右端的支反力為FR，則由整個(gè)桿的平衡方程Fx=0，F(xiàn)2-FR=0得FR=F2-F1=50KN-20KN=30KNFN2F1F2FRF1FN1FR+-0FN20kN30kNABC第三十六頁(yè)，共六十四頁(yè)。4.2軸力與軸力圖(2)分段計(jì)算軸力設(shè)AB與BC段的軸力 均為拉力，并分別

14、用FN1與FN2表示,則可知FN1=F1=20KNFN2=-FR=-30KN（3）畫軸力圖|FN|max=30kNFN2F1F2FRF1FN1FR+-0FN20kN30kNABC第三十七頁(yè)，共六十四頁(yè)。4.3拉壓桿的應(yīng)力 拉壓桿橫截面上的拉力FF11112222現(xiàn)在研究拉壓桿橫截面上的應(yīng)力分布，即確定橫截面上各點(diǎn)處的應(yīng)力。首先觀察桿的變形。如圖所示為一等截面直桿，試驗(yàn)前，在桿表面畫兩條垂直于桿軸的橫線1-1與2-2，然后，在桿兩端施加一對(duì)大小相等、方向相反的軸向載荷F。從試驗(yàn)中觀察到：橫線1-1與2-2仍為直線，且仍垂直于桿件軸線，只是間距增大，分別平移至圖示1-1，2-2位置。第三十八頁(yè)，共

15、六十四頁(yè)。4.3拉壓桿的應(yīng)力 拉壓桿橫截面上的拉力根據(jù)上述現(xiàn)象，對(duì)桿內(nèi)變形作如下假設(shè)：變形后，橫截面仍保持平面且仍與桿軸垂直，只是橫截面間沿桿軸相對(duì)平移。此假設(shè)稱為拉壓桿的平面假設(shè)。對(duì)于均勻性材料，如果變形相同，則受力也相同。第三十九頁(yè)，共六十四頁(yè)。4.3拉壓桿的應(yīng)力 拉壓桿橫截面上的拉力由此可見，橫截面上各點(diǎn)處僅存在正應(yīng)力 ，并沿截面均勻分布。 設(shè)桿件橫截面的面積為A，軸力為FN，則根據(jù)上述假設(shè)可知，橫截面上各點(diǎn)處的正應(yīng)力均為 = FN /A 或 = F /A 上式已為試驗(yàn)所證實(shí)，適用于橫截面為任意形狀的等截面拉壓桿 由上式可知，正應(yīng)力與軸力具有相同的正負(fù)符號(hào)，即拉應(yīng)力為正，壓應(yīng)力為負(fù)第四十

16、頁(yè)，共六十四頁(yè)。 4.3拉壓桿的應(yīng)力 斜截面上的應(yīng)力FmmFaFFmm以上研究了拉壓桿橫截面上的應(yīng)力，為了更全面地了解桿內(nèi)的應(yīng)力情況，現(xiàn)在研究橫截面上的應(yīng)力。考慮如圖，所示拉壓桿，利用截面法，沿任一斜截面m-m將桿切開，該截面的方位以其外法線與x軸的夾角a表示。由前述分析可知，桿內(nèi)各縱向纖維的變形相同，因此，在截面m-m兩側(cè)，各纖維的變形也相同。因此，斜截面m-m上的應(yīng)力P沿截面均勻分布。第四十一頁(yè)，共六十四頁(yè)。 4.3拉壓桿的應(yīng)力 斜截面上的應(yīng)力 根據(jù)上述分析，得桿左段的平衡方程為 PA/cosa-F=0 由此得 P=Fcosa/A=cosa 式中，=F/A，代表橫截面上的正應(yīng)力 將應(yīng)力P沿

17、截面法向與切向分解，如圖，得斜截面上的正應(yīng)力與切應(yīng)力分別為 a= Pcosa = cos2a(橫截面a=0處，正應(yīng)力最大) a= Psina = sin2a/2 （斜面a=45，切應(yīng)力最大） 塑性材料拉伸試驗(yàn)，斷面呈45角mmaaa第四十二頁(yè)，共六十四頁(yè)。 4.3拉壓桿的應(yīng)力 圣維南原理當(dāng)作用在桿端的軸向外力當(dāng)作用在桿端的軸向外力，沿橫截面非均勻分布時(shí)，外力作用點(diǎn)附近各截面的應(yīng)力，也未非均勻分布。但圣維南原理指出，力作用于桿端的分布方式，只影響桿端局部的應(yīng)力分布，影響區(qū)的軸向范圍離桿端12個(gè)桿的橫向尺寸。此原理已為大量試驗(yàn)與計(jì)算所證實(shí)。例如，如圖所示，承受集中力F作用的桿，其截面寬度為h，在x

18、=h/4與h/2的橫截面1-1與2-2上，應(yīng)力雖為非均勻分布，但在x=h的橫截面3-3，應(yīng)力則趨向均勻。因此，只要外力合力的作用線沿桿件軸線，在外力作用面稍遠(yuǎn)處，橫截面上的應(yīng)力分布均可視為均勻的。FF123第四十三頁(yè)，共六十四頁(yè)。 4.3拉壓桿的應(yīng)力 圣維南原理例2 在例1所示的階梯形圓截面桿，桿端AB與BC的直徑分別為d1=20mm，d2=30mm，試計(jì)算桿內(nèi)橫截面上的最大正應(yīng)力。FN2F1F2FRF1FN1FR+-0FN20kN30kNABC解：根據(jù)例1得，桿段AB與BC的軸力分別為FN1=20KN，F(xiàn)N2=-30KNAB段的軸力較小，但橫截面面積也較小，BC段的軸力雖較大，但橫截面面積也

19、較大，因此，應(yīng)對(duì)兩段桿的應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算。第四十四頁(yè)，共六十四頁(yè)。 4.3拉壓桿的應(yīng)力 圣維南原理由=F/A可知，AB段內(nèi)任一橫截面的正應(yīng)力為 1=FN1/A=4FN1/d12 =4（20103N）/(2010-3m)2 =6.37107Pa=63.7MPa(拉應(yīng)力) 而BC段內(nèi)任一橫截面的正應(yīng)力則為 2=FN2/A=4FN2/d22 =4（-30103N）/（3010-3m）2 =-4.24107Pa=-42.4MPa(拉應(yīng)力) 可見，桿內(nèi)橫截面上的最大正應(yīng)力則為 max=1=63.7MPa第四十五頁(yè)，共六十四頁(yè)。 4.3拉壓桿的應(yīng)力 圣維南原理例3如圖所示軸向壓等截面桿，橫截面面積A=400m

20、m2,載荷F=50kN，試求斜截面m-m上的正應(yīng)力與切應(yīng)力。解：桿件橫截面上的正應(yīng)力為 0=FN/A=-50103N/40010-6m2=-1.25108Pa可以看出，斜截面m-m的方位角為a=50于是可知斜截面m-m上的正應(yīng)力與切應(yīng)力分別為50=cos2a=（-1.25108Pa）cos250=-5.16107Pa=-51.6MPa50=sin2a /2=（-1.25108Pa）sin100/2=-6.16107Pa=-61.6M FmmFa=50第四十六頁(yè)，共六十四頁(yè)。4.4 材料在拉伸與壓縮時(shí)的力學(xué)性能圓截面試件標(biāo)距與直徑的比例為:第四十七頁(yè)，共六十四頁(yè)。4.4 材料在拉伸與壓縮時(shí)的力學(xué)

21、性能第四十八頁(yè)，共六十四頁(yè)。1 、線性階段(ob段)oa段:為直線。比例極限 P ab段:不再是直線,在b點(diǎn)以下，卸載后變形可以完全恢復(fù)。 彈性變形。b點(diǎn)的應(yīng)力:彈性極限 e.當(dāng)應(yīng)力超過 e 時(shí)，將產(chǎn)生塑性變形。低碳鋼拉伸試驗(yàn)應(yīng)力-應(yīng)變圖第四十九頁(yè)，共六十四頁(yè)。低碳鋼拉伸試驗(yàn)應(yīng)力-應(yīng)變圖2 、屈服階段(bc段)屈服極限 s 強(qiáng)度的重要指標(biāo)低碳鋼Q235的屈服應(yīng)力為235MPa第五十頁(yè)，共六十四頁(yè)。低碳鋼拉伸試驗(yàn)應(yīng)力-應(yīng)變圖3、硬化階段(ce段)恢復(fù)抵抗變形的能力硬化。e點(diǎn)的應(yīng)力:強(qiáng)度極限 b.低碳鋼Q235的強(qiáng)度極限為380MPa4、頸縮階段（ef段）第五十一頁(yè)，共六十四頁(yè)。5、卸載與再加載規(guī)

22、律 卸載過程： dd為直線。dd / oa。og=od+dgod塑性形變，dg彈性形變卸載后再加載，先沿dd 直線，然后沿def曲線。低碳鋼拉伸試驗(yàn)應(yīng)力-應(yīng)變圖第五十二頁(yè)，共六十四頁(yè)。低碳鋼拉伸試驗(yàn) 冷作硬化：材料進(jìn)入強(qiáng)化階段以后的卸載再加載歷史,使材料的比例極限提高，而塑性變形能力降低，這一現(xiàn)象稱為冷作硬化。第五十三頁(yè)，共六十四頁(yè)。二、其它塑性材料拉伸時(shí)的力學(xué)性能名義屈服極限與低碳鋼相比共同之處:斷裂破壞前經(jīng)歷較大的塑性變形；不同之處：有的沒有明顯的四個(gè)階段。合金鋼20Cr高碳鋼T10A螺紋鋼16Mn低碳鋼A3黃銅H62第五十四頁(yè)，共六十四頁(yè)。對(duì)于沒有明顯的屈服階段的塑性材料，工程上規(guī)定:

23、用產(chǎn)生0.2 %塑性應(yīng)變時(shí)的應(yīng)力作屈服指標(biāo)，稱為名義屈服極限，用0.2表示。名義屈服極限P0.2第五十五頁(yè)，共六十四頁(yè)。材料在壓縮時(shí)的力學(xué)性能 E, s與拉伸時(shí)大致相同。 因越壓越扁,得不到 b 。金屬的壓縮試件: 短圓柱，其高度與直徑之比為1. 低碳鋼壓縮時(shí)的 - 曲線 1.53。第五十六頁(yè)，共六十四頁(yè)。2. 鑄鐵壓縮時(shí)的 - 曲線 抗壓強(qiáng)度極限比抗拉強(qiáng)度極限高45倍。 破壞斷面與軸線大約成4555的傾角。第五十七頁(yè)，共六十四頁(yè)。 小結(jié)比例極限 P 彈性極限 e 屈服極限 s 強(qiáng)度極限 b 材料的力學(xué)性能指標(biāo)塑性材料抗拉強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度相同。脆性材料抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)大于抗拉強(qiáng)度。彈性指標(biāo)強(qiáng)度指標(biāo) 名

24、義屈服極限 P0.2第五十八頁(yè)，共六十四頁(yè)。4.5 失效、許用應(yīng)力前述試驗(yàn)表明，當(dāng)正應(yīng)力達(dá)到強(qiáng)度極限b時(shí)，會(huì)引起斷裂；當(dāng)應(yīng)力達(dá)到屈服應(yīng)力s時(shí)，將產(chǎn)生屈服或出現(xiàn)塑性變形。構(gòu)件工作時(shí)發(fā)生斷裂或顯著塑性變形，一般都是不容許的。所以，從強(qiáng)度方面考慮，斷裂時(shí)構(gòu)件破壞或失效的一種形式，同樣，屈服或出現(xiàn)顯著塑性變形，也是構(gòu)建失效的一種形式，一種廣義的破壞。根據(jù)上述情況，通常將強(qiáng)度極限與屈服應(yīng)力統(tǒng)稱為材料的極限應(yīng)力，并用u表示。對(duì)于脆性材料，強(qiáng)度極限為其唯一強(qiáng)度指標(biāo)，因此以強(qiáng)度極限作為極限應(yīng)力；對(duì)于塑性材料，由于其屈服應(yīng)力小于強(qiáng)度極限，故通常以屈服應(yīng)力作為極限應(yīng)力。第五十九頁(yè)，共六十四頁(yè)。4.5 失效、許用應(yīng)

25、力根據(jù)分析計(jì)算所得構(gòu)件之應(yīng)力，稱為工作應(yīng)力。在理想的情況下，為了充分利用材料的強(qiáng)度，擬可使構(gòu)件的工作應(yīng)力接近于材料的極限應(yīng)力。但實(shí)際上不可能，原因是：作用在構(gòu)件上的外力常常估計(jì)不準(zhǔn)確；構(gòu)件的外形與所受外力往往比較復(fù)雜，計(jì)算所得應(yīng)力通常均帶有一定程度的近似性；實(shí)際材料的組成與品質(zhì)等難免存在差異，不能保證構(gòu)件所用材料與標(biāo)準(zhǔn)試樣具有完全相同的力學(xué)性能，更何況由標(biāo)準(zhǔn)試樣測(cè)得的力學(xué)性能，本身也帶有一定分散性，這種差別在脆性材料中尤為顯著；等等。所有這些因素，都有可能使構(gòu)件的實(shí)際工作條件比設(shè)想的要偏于不安全的一面。除上述原因外，為了確保安全，構(gòu)件還應(yīng)具有適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度儲(chǔ)備，特別是對(duì)于因破壞將帶來嚴(yán)重后果的構(gòu)件，更應(yīng)給予較大的強(qiáng)度儲(chǔ)備。第六十頁(yè)，共六十四頁(yè)。4.5 失效、許用應(yīng)力由此可見，構(gòu)件工作應(yīng)力的最大容許值，必須低于材料的極限應(yīng)力。對(duì)于由一定材料制成的具體構(gòu)件，工作應(yīng)力的最大容許值，稱為材料的許用應(yīng)力，并用表示。許用應(yīng)力與極限應(yīng)力的關(guān)系為= u/n式中，n為大于1的因數(shù)，稱為安全因數(shù)。如上所述，安全因數(shù)是由多種因素決定的。各種材料在不同工作條件下的安全