化工機(jī)械基礎(chǔ)1-2

第二章直桿的拉伸(lāshēn)和壓縮研究物體在外力作用下發(fā)生變形或破壞的規(guī)律(guīlǜ)，以保證機(jī)器設(shè)備的零部件在外力作用下不致發(fā)生破壞或者產(chǎn)生過(guò)大的變形。桿件：構(gòu)件的長(zhǎng)度比橫向尺寸大得多軸線：桿件的各個(gè)橫截面中心的連線精品資料2/4/20231精品資料2/4/20232二、桿件基本(jīběn)變形1、拉伸(lāshēn)、壓縮2、彎曲3、剪切4、扭轉(zhuǎn)精品資料2/4/20233一、工程(gōngchéng)實(shí)例裙座壁厚？壓縮第一節(jié)直桿的拉伸(lāshēn)和壓縮精品資料2/4/20234一、工程(gōngchéng)實(shí)例精品資料2/4/20235受力特點(diǎn)：外力(wàilì)或其合力的作用線沿桿軸變形特點(diǎn)：主要變形為軸向伸長(zhǎng)(shēnchánɡ)或縮短拉桿壓桿FFFF精品資料2/4/20236二、拉伸和壓縮(yāsuō)時(shí)橫截面上的內(nèi)力F原有內(nèi)力(nèilì)F'附加內(nèi)力F附加內(nèi)力，簡(jiǎn)稱內(nèi)力N：由外力引起的物體內(nèi)部相互作用力的變化量F+F'對(duì)于簡(jiǎn)單拉伸，內(nèi)力N等于拉力P精品資料2/4/202371、應(yīng)力(yìnglì)內(nèi)力(nèilì)大小不能衡量構(gòu)件強(qiáng)度的大小。應(yīng)力：?jiǎn)挝粰M截面面積上的內(nèi)力三、拉伸和壓縮時(shí)橫截面上的應(yīng)力

A為橫截面面積。為橫截面上的正應(yīng)力，方向垂直于橫截面。單位Pa。，表示內(nèi)力分布的密集程度。FFF精品資料2/4/202382、應(yīng)力(yìnglì)集中這種在截面(jiémiàn)突變處應(yīng)力局部增大的現(xiàn)象稱為應(yīng)力集中。精品資料2/4/20239為了確切地表示變形程度，引入單位長(zhǎng)度上的伸長(zhǎng)(shēnchánɡ)量，即應(yīng)變?chǔ)沤^對(duì)(juéduì)伸長(zhǎng)ΔL，相對(duì)伸長(zhǎng)或線應(yīng)變LL+ΔLFF三、應(yīng)變精品資料2/4/202310第二節(jié)拉伸和壓縮(yāsuō)時(shí)材料的力學(xué)性能一、拉伸和壓縮(yāsuō)試驗(yàn)材料的力學(xué)性能只有在受力作用時(shí)才能顯示出來(lái)。精品資料2/4/202311二、低碳鋼的拉伸(lāshēn)實(shí)驗(yàn)及其力學(xué)性能精品資料2/4/2023121、彈性變形(biànxíng)階段、虎克定律—OA段彈性(tánxìng)階段：材料產(chǎn)生的變形是可以恢復(fù)的。A點(diǎn)所示的應(yīng)力是保證材料不發(fā)生不可恢復(fù)變形的最高限值。點(diǎn)A應(yīng)力值稱為比例極限σP(彈性(tánxìng)極限)：虎克定律：若應(yīng)力未超過(guò)彈性極限，則應(yīng)力和應(yīng)變成正比。E是材料的彈性模量，為常數(shù)。表示材料抵抗彈性形變能力的高低。單位為Pa。精品資料2/4/202313橫向(hénɡxiànɡ)變形橫向(hénɡxiànɡ)線應(yīng)變?chǔ)蜋M向變形系數(shù)或泊松比精品資料2/4/202314精品資料2/4/2023152、屈服階段、屈服極限(jíxiàn)σS—B點(diǎn)附近名義屈服(qūfú)極限σ0.2：0.2%的塑性應(yīng)變所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力Q235-AσS=235MPa屈服階段：材料抵抗變形的能力消失，變形不可恢復(fù)材料的屈服極限σS：出現(xiàn)“屈服”現(xiàn)象的最低應(yīng)力，一般認(rèn)為應(yīng)力達(dá)到屈服極限是材料喪失工作能力的標(biāo)志精品資料2/4/2023163、強(qiáng)化(qiánghuà)階段、強(qiáng)度極限σb—CD段材料又顯示出抵抗變形的能力D點(diǎn)對(duì)應(yīng)(duìyìng)的應(yīng)力是材料所能承受的最大應(yīng)力，即強(qiáng)度極限σb精品資料2/4/2023174、頸縮階段（局部(júbù)變形階段）—DE階段判斷材料(cáiliào)的塑性性能：延伸率：δ≥5%為塑性材料；δ<5%為脆性材料。試件產(chǎn)生頸縮現(xiàn)象，抵抗外力的的能力下降，變形增加，載荷下降，達(dá)到E點(diǎn)時(shí)，試件斷裂δ值是評(píng)價(jià)材料塑性好壞的一個(gè)指標(biāo)，δ值越大，材料所經(jīng)受的變形量越大，塑性越好。精品資料2/4/202318反映材料力學(xué)性能(xìngnéng)的主要指標(biāo)：強(qiáng)度性能(xìngnéng)：抵抗破壞的能力，用σs和σb表示彈性性能(xìngnéng)：抵抗彈性變形的能力，用E表示塑性性能(xìngnéng)：塑性變形的能力，用延伸率δ和截面收縮率ψ表示精品資料2/4/202319精品資料2/4/202320精品資料2/4/202321塑性材料和脆性(cuìxìng)材料機(jī)械性能的主要區(qū)別1.塑性材料在斷裂時(shí)有明顯的塑性變形；而脆性材料在斷裂時(shí)變形很??；2.塑性材料在拉伸和壓縮時(shí)的彈性極限(jíxiàn)、屈服極限(jíxiàn)和彈性模量都相同，它的抗拉和抗壓強(qiáng)度相同。而脆性材料的抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)高于抗拉強(qiáng)度，因此，脆性材料通常用來(lái)制造受壓零件。精品資料2/4/202322精品資料2/4/202323第三節(jié)拉伸(lāshēn)和壓縮的強(qiáng)度條件一、許用應(yīng)力和安全系數(shù)許用應(yīng)力[σ]:材料(cáiliào)的工作應(yīng)力一個(gè)最高的允許值安全系數(shù)n，其值恒大于1ns=1.5～2.0，nb=2.5～4.5

對(duì)于一般構(gòu)件設(shè)計(jì)精品資料2/4/202324二、拉伸和壓縮的強(qiáng)度(qiángdù)條件強(qiáng)度條件：最大工作(gōngzuò)應(yīng)力不超過(guò)材料的許用應(yīng)力在工程上，強(qiáng)度條件可以解決三類問(wèn)題：強(qiáng)度校核、設(shè)計(jì)截面尺寸、確定許可載荷。

滿足強(qiáng)度條件，可以保證桿能夠在強(qiáng)度上安全工作精品資料2/4/202325例：油壓力p=2MPa，內(nèi)徑D=75mm，活塞桿直徑(zhíjìng)d=18mm，材料的許用應(yīng)力[σ]=50MPa，校核活塞桿的強(qiáng)度。強(qiáng)度(qiángdù)足夠精品資料2/4/202326例：起重用鏈環(huán)是由圓鋼(yuánɡānɡ)制成，工作時(shí)收到的最大拉力為：P=15kN。已知圓鋼(yuánɡānɡ)材料為Q235-A,許用應(yīng)力[σ]=100MPa。若只考慮鏈環(huán)兩邊所受的拉力，試確定圓鋼(yuánɡānɡ)的直徑。解：用式判斷(pànduàn)。d因?yàn)槌惺芾的圓鋼有兩根，所以：而，代入上式：所以選用d=10mm的圓鋼制作精品資料2/4/202327例：懸臂起重機(jī)撐桿AB為中空鋼管，外徑105mm，內(nèi)徑95mm。鋼索1和2平行，且鋼索1可作為相當(dāng)于直徑d=25mm的圓鋼計(jì)算。材料(cáiliào)[σ]=60MPa，確定許可吊重。精品資料2/4/202328鋼索(ɡānɡsuǒ)2的拉力T2=P，帶入方程組解得：而撐桿(