第二講回顧第二章軸向拉壓應(yīng)力與強(qiáng)度條件材料力學(xué)性能連接件強(qiáng)度應(yīng)力集中第三講內(nèi)容第二講回顧第二章軸向拉壓應(yīng)力與強(qiáng)度條件材料力學(xué)性能第三2應(yīng)力概念截面mm上DA內(nèi)的平均應(yīng)力截面mm上k

點(diǎn)處的應(yīng)力應(yīng)力定義應(yīng)力特點(diǎn)1.

應(yīng)力是二階張量：力的方向、作用面方位2.同一橫截面上，不同點(diǎn)處的應(yīng)力一般不同3.過同一點(diǎn)，不同方位截面上的應(yīng)力一般不同方向：ΔF的極限方向量綱：[力]/[長度]2作用面：m-m截面、k點(diǎn)2應(yīng)力概念截面mm上DA內(nèi)的平均應(yīng)力截面mm3應(yīng)力分解：s－正應(yīng)力(normalstress)－切應(yīng)力（剪應(yīng)力,shearstress）應(yīng)力單位:（Pa－Pascal

帕）（M－Mega

兆）正應(yīng)力與切應(yīng)力3應(yīng)力分解：s－正應(yīng)力(normalstress)－切應(yīng)4應(yīng)力狀態(tài)與切應(yīng)力互等定理

單向應(yīng)力狀態(tài)（單向受力）純剪切狀態(tài)兩種常見應(yīng)力狀態(tài)：微體：一點(diǎn)處邊長無限小的六面體4應(yīng)力狀態(tài)與切應(yīng)力互等定理單向應(yīng)力狀態(tài)純剪切狀態(tài)兩種5“在微體互垂截面上，垂直于截面交線的切應(yīng)力數(shù)值相等，方向則均指向或離開該交線”－切應(yīng)力互等定理切應(yīng)力互等定理截面上存在正應(yīng)力時，互等定理仍成立（請自證）5“在微體互垂截面上，垂直于截面交線的切應(yīng)力數(shù)值相等，方向則6正應(yīng)變概念棱邊ka的平均正應(yīng)變k點(diǎn)沿棱邊ka方向的正應(yīng)變（線應(yīng)變,normalstrain）正應(yīng)變定義正應(yīng)變特點(diǎn)1.

正應(yīng)變是無量綱量2.過同一點(diǎn)，不同方位的正應(yīng)變一般不同6正應(yīng)變概念棱邊ka的平均正應(yīng)變k點(diǎn)沿棱邊ka7切應(yīng)變定義微體相鄰棱邊所夾直角的改變量g，稱為切應(yīng)變（剪應(yīng)變,shearstrain）

切應(yīng)變?yōu)闊o量綱量切應(yīng)變單位為rad切應(yīng)變概念7切應(yīng)變定義微體相鄰棱邊所夾直角的改變量g，稱為切應(yīng)變8實(shí)驗(yàn)表明：當(dāng)正應(yīng)力

s

不超過一定限度時，E－彈性模量（楊氏模量，Young’sModulus）或胡克定律8實(shí)驗(yàn)表明：當(dāng)正應(yīng)力s不超過一定限度時，E－彈性模量或9實(shí)驗(yàn)表明：當(dāng)切應(yīng)力

t

不超過一定限度時G

－切變模量（剪切彈性模量）或剪切胡克定律9實(shí)驗(yàn)表明：當(dāng)切應(yīng)力t不超過一定限度時G－切變模軸力定義：通過截面形心并沿桿件軸線的內(nèi)力符號規(guī)定：拉力為正，壓力為負(fù)軸力軸力定義：通過截面形心并沿桿件軸線的內(nèi)力軸力試分析桿的軸力要點(diǎn)：逐段分析軸力；設(shè)正法求軸力；均勻分布載荷作用下——求外載荷合力（舉例）；非均布載荷作用——積分求合力（第二版例3－3）（F1=F，F(xiàn)2=2F）軸力計(jì)算試分析桿的軸力要點(diǎn)：逐段分析軸力；設(shè)正法求軸力；（F1=F，

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)x

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。軸力圖突變，為什么？局部分布力簡化到一點(diǎn)處，導(dǎo)致內(nèi)力突變表示軸力沿桿軸變化情況的圖線以橫坐1.變形試驗(yàn)觀察橫線仍為直線,仍垂直于桿件軸線,只是間距增大。.

拉壓桿橫截面上的應(yīng)力已知平衡方程未知s分布形式1.變形試驗(yàn)觀察橫線仍為直線,仍垂直于桿件軸線,只是間距增大2.變形假設(shè)

橫截面上各點(diǎn)處僅存在正應(yīng)力,且均勻分布各橫截面保持為平面、僅產(chǎn)生相對平移為什么沒有切應(yīng)力？表面變形觀察結(jié)果：橫線仍為直線,仍垂直于桿件軸線,只是間距增大。橫截面內(nèi)各點(diǎn)處存在軸向正應(yīng)變，且相同拉壓桿變形的平面假設(shè)沒有切應(yīng)變2.變形假設(shè)橫截面上各點(diǎn)處僅存在正應(yīng)力,且均勻分布各橫3.橫截面正應(yīng)力公式設(shè)桿件橫截面的面積為

A,軸力為

FN

,則應(yīng)力以拉為正；適用于等截面拉壓桿、小錐角變截面拉壓桿;局部效應(yīng)——圣維南原理4.材料力學(xué)基本分析方法變形分析應(yīng)力分布規(guī)律應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系應(yīng)力解答平衡關(guān)系實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證3.橫截面正應(yīng)力公式設(shè)桿件橫截面的面積為A,軸力為FN

圣維南原理?xiàng)U端應(yīng)力分布圣維南原理?xiàng)U端應(yīng)力分布圣維南原理

“力作用于桿端的分布方式，只影響桿端局部范圍的應(yīng)力分布，影響區(qū)約距桿端1~2倍桿的橫向尺寸”（桿端鑲?cè)氲鬃?橫向變形受阻）應(yīng)力均勻區(qū)圣維南原理“力作用于桿端的分布方式，只影響問題：斜截面上有何應(yīng)力？如何分布？1.斜截面應(yīng)力分析斜截面方位用a表示，并規(guī)定，以x

軸為始邊，逆時針轉(zhuǎn)向者為正

拉壓桿斜截面上的應(yīng)力利用平衡條件問題：斜截面上有何應(yīng)力？如何分布？1.斜截面應(yīng)力分析斜截面橫截面上的正應(yīng)力均勻分布橫截面間的纖維變形相同斜截面間的纖維變形相同斜截面上的應(yīng)力均勻分布橫截面上橫截面間斜截面間斜截面上2.應(yīng)力

pa3.應(yīng)力sa、ta與最大應(yīng)力2.應(yīng)力pa3.應(yīng)力sa、ta與最大應(yīng)力

例題例

1

已知：F=50kN，A=400mm2

試求：

截面m-m上的應(yīng)力解：1.軸力與橫截面應(yīng)力例題例1已知：F=50kN，A=2.斜截面m-m上的應(yīng)力2.斜截面m-m上的應(yīng)力失效與許用應(yīng)力斷裂與屈服，相應(yīng)極限應(yīng)力構(gòu)件工作應(yīng)力的最大容許值n

1安全因數(shù)靜荷失效許用應(yīng)力失效與許用應(yīng)力斷裂與屈服，相應(yīng)極限應(yīng)力構(gòu)件工作應(yīng)力的最軸向拉壓強(qiáng)度條件保證拉壓桿不致因強(qiáng)度不夠而破壞的條件校核強(qiáng)度

知桿外力、A與[s]，檢查桿能否安全工作截面設(shè)計(jì)

知桿外力與[s]，確定橫截面面積確定承載能力

知桿A與[s]，確定桿能承受的FN,max常見強(qiáng)度問題類型強(qiáng)度條件-變截面變軸力拉壓桿-等截面拉壓桿軸向拉壓強(qiáng)度條件保證拉壓桿不致因強(qiáng)度不夠而破壞的條件?！?引言§2軸力與軸力圖§3拉壓桿的應(yīng)力§4材料拉伸時的力學(xué)性能§5材料拉壓力學(xué)性能進(jìn)一步研究§6應(yīng)力集中與材料疲勞§7許用應(yīng)力與軸向拉壓強(qiáng)度條件§8連接部分的強(qiáng)度計(jì)算§9結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)概念簡介第二章軸向拉壓應(yīng)力與材料的力學(xué)性能§1引言第二章軸向拉壓應(yīng)力與材料的力學(xué)性能§4

材料拉伸時的力學(xué)性能拉伸試驗(yàn)與應(yīng)力－應(yīng)變圖材料拉伸力學(xué)性能材料在卸載與再加載時的力學(xué)行為材料的塑性§4材料拉伸時的力學(xué)性能拉伸試驗(yàn)與應(yīng)力－應(yīng)變圖1.拉伸標(biāo)準(zhǔn)試樣拉伸試驗(yàn)與應(yīng)力－應(yīng)變圖GB/T6397-1986《金屬拉伸試驗(yàn)試樣》1.拉伸標(biāo)準(zhǔn)試樣拉伸試驗(yàn)與應(yīng)力－應(yīng)變圖GB/T63972.拉伸試驗(yàn)

試驗(yàn)裝置2.拉伸試驗(yàn)試驗(yàn)裝置

拉伸試驗(yàn)與拉伸圖(

F-Dl

曲線

)拉伸試驗(yàn)與拉伸圖(F-Dl曲線)拉伸力學(xué)性能滑移線低碳鋼拉伸的四個階段＝E變形為彈性拉伸力學(xué)性能滑移線低碳鋼拉伸的四個階段＝E滑移線縮頸與斷裂滑移線縮頸與斷裂sp-比例極限ss-屈服極限（屈服應(yīng)力）sb-強(qiáng)度極限

E

=

tana

-

彈性模量低碳鋼拉伸的特征應(yīng)力三個特征應(yīng)力：材料抗塑性變形的能力材料抗破壞的能力sp-比例極限E=tana-彈性模量低碳鋼拉伸的材料在卸載與再加載時的力學(xué)行為e

p－塑性應(yīng)變s

e－彈性極限e

e－彈性應(yīng)變冷作硬化：由于預(yù)加塑性變形，而使s

e(或s

p)提高的現(xiàn)象線彈性階段材料在卸載與再加載時的力學(xué)行為ep－塑性應(yīng)變se－彈材料的塑性伸長率（延伸率）l－試驗(yàn)段原長（標(biāo)距）Dl0－試驗(yàn)段殘余變形塑性材料能經(jīng)受較大塑性變形而不破壞的能力材料的塑性伸長率（延伸率）l－試驗(yàn)段原長（標(biāo)距）斷面收縮率塑性與脆性材料

塑性材料：d

5%例如結(jié)構(gòu)鋼與硬鋁等脆性材料：d

<5%例如灰口鑄鐵與陶瓷等A－試驗(yàn)段橫截面原面積A1－斷口的橫截面面積斷面收縮率塑性與脆性材料A－試驗(yàn)段橫截面原面積§5材料拉壓力學(xué)性能

進(jìn)一步研究

一般金屬材料的力學(xué)性能復(fù)合與高分子材料的力學(xué)性能材料壓縮時的力學(xué)性能

溫度對力學(xué)性能的影響§5材料拉壓力學(xué)性能

進(jìn)一步研究一般金屬材料的力學(xué)一般金屬材料的力學(xué)性能e/%s/MPa30鉻錳硅鋼50鋼硬鋁塑性材料拉伸0.2－名義屈服極限（條件屈服應(yīng)力）材料抗塑性變形的能力無明顯屈服段0.5，規(guī)定殘余伸長，規(guī)定非比例伸長，國家標(biāo)準(zhǔn)一般金屬材料的力學(xué)性能e/%s/MPa30鉻錳硅鋼5灰口鑄鐵拉伸（脆性材料）變形??；無屈服、頸縮，斷口與軸線垂直；應(yīng)力應(yīng)變近似呈線性灰口鑄鐵拉伸（脆性材料）變形??；復(fù)合材料（碳/環(huán)氧）高分子材料復(fù)合與高分子材料的力學(xué)性能復(fù)合材料（碳/環(huán)氧）高分子材料復(fù)合與高分子材料的力學(xué)性能材料壓縮時的力學(xué)性能低碳鋼壓縮愈壓愈扁材料壓縮時的力學(xué)性能低碳鋼壓縮愈壓愈扁灰口鑄鐵壓縮scb=3~4stb斷口與軸線約成45o灰口鑄鐵壓縮scb=3~4stb斷口與軸線約成45o溫度對力學(xué)性能的影響鋼的強(qiáng)度、塑性隨溫度變化的關(guān)系溫度對力學(xué)性能的影響鋼的強(qiáng)度、塑性隨溫度變化的關(guān)系EGT/CE,G/GPa鋼的彈性常數(shù)隨溫度變化的關(guān)系EGT/CE,G/GPa鋼的彈性常數(shù)隨溫度變化的關(guān)系據(jù)分析，由于大量飛機(jī)燃油燃燒，溫度高達(dá)1200C，組成大樓結(jié)構(gòu)的鋼材強(qiáng)度急劇降低，致使大廈鉛垂塌毀世貿(mào)中心塌毀大廈受撞擊后，為什麼沿鉛垂方向塌毀？（點(diǎn)擊畫面，可重復(fù)點(diǎn)擊）據(jù)分析，由于大量飛機(jī)燃油燃燒，溫度高達(dá)1200C，組成大§6

應(yīng)力集中與材料疲勞應(yīng)力集中概念交變應(yīng)力與材料疲勞概念應(yīng)力集中對構(gòu)件強(qiáng)度的影響§6應(yīng)力集中與材料疲勞應(yīng)力集中概念應(yīng)力集中概念由于截面急劇變化引起應(yīng)力局部增大現(xiàn)象應(yīng)力集中因數(shù)smax－最大局部應(yīng)力sn－名義應(yīng)力應(yīng)力集中應(yīng)力集中概念由于截面急劇變化引起應(yīng)力局部增大現(xiàn)象應(yīng)力集第三講力學(xué)性能連接件應(yīng)力集中匯總課件第三講力學(xué)性能連接件應(yīng)力集中匯總課件交變應(yīng)力與材料疲勞概念隨時間循環(huán)或交替變化的應(yīng)力交變或循環(huán)應(yīng)力交變應(yīng)力與材料疲勞概念隨時間循環(huán)或交替變化的應(yīng)力交變或lgNs/MPasbsssr疲勞破壞與S-N曲線

在交變應(yīng)力作用下，材料或構(gòu)件產(chǎn)生可見裂紋或完全斷裂的現(xiàn)象，稱為

疲勞破壞

在s

作用下，構(gòu)件經(jīng)歷了N

次應(yīng)力循環(huán)后，發(fā)生破壞

在交變應(yīng)力作用下，應(yīng)力s（s或t）與相應(yīng)應(yīng)力循環(huán)數(shù)（或壽命）N的關(guān)系曲線，稱為

S-N曲線sr－持久極限lgNs/MPasbsssr疲勞破壞與S-N曲線疲勞破壞主要特點(diǎn)裂紋萌生部位(應(yīng)力集中處)最后斷裂部位鋼拉伸疲勞斷裂

破壞時應(yīng)力低于sb甚至ss

即使是塑性材料，也呈現(xiàn)脆性斷裂

經(jīng)歷裂紋萌生、逐漸擴(kuò)展到最后斷裂三階段疲勞破壞主要特點(diǎn)裂紋萌生部位(應(yīng)力集中處)最后斷裂部位鋼拉伸應(yīng)力集中對構(gòu)件強(qiáng)度的影響

對于脆性材料構(gòu)件，當(dāng)smax＝sb時，構(gòu)件斷裂

對于塑性材料構(gòu)件，當(dāng)smax達(dá)到ss后再增加載荷，

s分布趨于均勻化，不影響構(gòu)件靜強(qiáng)度

應(yīng)力集中促使疲勞裂紋的形成與擴(kuò)展，對構(gòu)件

（塑性與脆性材料）的疲勞強(qiáng)度影響極大應(yīng)力集中對構(gòu)件強(qiáng)度的影響對于脆性材料構(gòu)件，當(dāng)sm§8

連接部分的強(qiáng)度計(jì)算連接實(shí)例剪切與剪切強(qiáng)度條件擠壓與擠壓強(qiáng)度條件例題§8連接部分的強(qiáng)度計(jì)算連接實(shí)例連接實(shí)例耳片銷釘螺栓連接實(shí)例耳片銷釘螺栓第三講力學(xué)性能連接件應(yīng)力集中匯總課件分析方法——假定計(jì)算法對受力與應(yīng)力分布作假設(shè)計(jì)算名義應(yīng)力破壞試驗(yàn)極限應(yīng)力強(qiáng)度校核分析方法——假定計(jì)算法對受力與應(yīng)力分布作假設(shè)計(jì)算名義應(yīng)力破壞剪切與剪切強(qiáng)度條件下面以耳片銷釘為例介紹分析方法剪切與剪切強(qiáng)度條件下面以耳片銷釘為例介紹分析方法剪切與剪切強(qiáng)度條件－剪切強(qiáng)度條件[t]-許用切應(yīng)力假設(shè)：剪切面上的切應(yīng)力均勻分布剪切面剪切與剪切強(qiáng)度條件－剪切強(qiáng)度條件[t]-許用切應(yīng)力假擠壓與擠壓強(qiáng)度條件擠壓破壞-在接觸區(qū)的局部范圍內(nèi)，產(chǎn)生顯著塑性變形擠壓應(yīng)力-擠壓面上的應(yīng)力耳片銷釘擠壓面-連接件間的相互擠壓接觸面幾個概念擠壓與擠壓強(qiáng)度條件擠壓破壞-在接觸區(qū)的局部范圍內(nèi)，產(chǎn)生顯擠壓破壞實(shí)例擠壓破壞實(shí)例擠壓強(qiáng)度條件[sbs]-許用擠壓應(yīng)力最大擠壓應(yīng)力

dd：

數(shù)值上等于受壓圓柱面在相應(yīng)徑向平面上的投影面積擠壓強(qiáng)度條件[sbs]-許用擠壓應(yīng)力最大擠壓應(yīng)力d例

7

已知：d

=2mm，b=15mm，d=4mm，[t]

=100MPa，[sbs]=300MPa，[s]=160MPa

試求：[F]=?

例題例7已知：d=2mm，b=15mm，d=解：1.破壞形式分析解：1.破壞形式分析2.許用載荷

[F]2.許用載荷[F]例8

已知：F=80kN,d=10mm,b=80mm,d=16mm,[t]=100MPa,[sbs]=300MPa,[s]=160MPa

試：校核接頭強(qiáng)度

例8已知：F=80kN,d=10mm解：1.接頭受力分析

當(dāng)各鉚釘?shù)牟牧吓c直徑均相同，且外力作用線在鉚釘群剪切面上的投影，通過鉚釘群剪切面形心時，通常即認(rèn)為各鉚釘剪切面上的剪力相等解：1.接頭受力分析當(dāng)各鉚釘?shù)牟牧吓c直徑2.強(qiáng)度校核剪切強(qiáng)度：擠壓強(qiáng)度：拉伸強(qiáng)度：2.強(qiáng)度校核剪切強(qiáng)度：擠壓強(qiáng)度：拉伸強(qiáng)度：§9

結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)概念簡介載荷與材料性能等的分散性

隨機(jī)性與概率統(tǒng)計(jì)方法的利用§9結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)概念簡介載荷與材料性能等的分散性頻度頻度載荷與材料性能等的分散性載荷的分散性材料性能的分散性（某地風(fēng)速）（某種鋼的屈服應(yīng)力）頻度頻度載荷與材料性能等的分散性載荷的分散性材料性能的隨機(jī)性與概率統(tǒng)計(jì)方法的利用當(dāng)載荷與材料性能等存在很大分散性或隨機(jī)性時，用安全因素法處理強(qiáng)度問題，或過于保守，或欠缺安全。宜采用概率統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行分析--結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)載荷與材料性能等雖然存在很大分散性，但往往服從某些統(tǒng)計(jì)規(guī)律。隨機(jī)性與概率統(tǒng)計(jì)方法的利用當(dāng)載荷與材料性能等存在很大第二講回顧第二章軸向拉壓應(yīng)力與強(qiáng)度條件材料力學(xué)性能連接件強(qiáng)度應(yīng)力集中第三講內(nèi)容第二講回顧第二章軸向拉壓應(yīng)力與強(qiáng)度條件材料力學(xué)性能第三72應(yīng)力概念截面mm上DA內(nèi)的平均應(yīng)力截面mm上k

點(diǎn)處的應(yīng)力應(yīng)力定義應(yīng)力特點(diǎn)1.

應(yīng)力是二階張量：力的方向、作用面方位2.同一橫截面上，不同點(diǎn)處的應(yīng)力一般不同3.過同一點(diǎn)，不同方位截面上的應(yīng)力一般不同方向：ΔF的極限方向量綱：[力]/[長度]2作用面：m-m截面、k點(diǎn)2應(yīng)力概念截面mm上DA內(nèi)的平均應(yīng)力截面mm73應(yīng)力分解：s－正應(yīng)力(normalstress)－切應(yīng)力（剪應(yīng)力,shearstress）應(yīng)力單位:（Pa－Pascal

帕）（M－Mega

兆）正應(yīng)力與切應(yīng)力3應(yīng)力分解：s－正應(yīng)力(normalstress)－切應(yīng)74應(yīng)力狀態(tài)與切應(yīng)力互等定理

單向應(yīng)力狀態(tài)（單向受力）純剪切狀態(tài)兩種常見應(yīng)力狀態(tài)：微體：一點(diǎn)處邊長無限小的六面體4應(yīng)力狀態(tài)與切應(yīng)力互等定理單向應(yīng)力狀態(tài)純剪切狀態(tài)兩種75“在微體互垂截面上，垂直于截面交線的切應(yīng)力數(shù)值相等，方向則均指向或離開該交線”－切應(yīng)力互等定理切應(yīng)力互等定理截面上存在正應(yīng)力時，互等定理仍成立（請自證）5“在微體互垂截面上，垂直于截面交線的切應(yīng)力數(shù)值相等，方向則76正應(yīng)變概念棱邊ka的平均正應(yīng)變k點(diǎn)沿棱邊ka方向的正應(yīng)變（線應(yīng)變,normalstrain）正應(yīng)變定義正應(yīng)變特點(diǎn)1.

正應(yīng)變是無量綱量2.過同一點(diǎn)，不同方位的正應(yīng)變一般不同6正應(yīng)變概念棱邊ka的平均正應(yīng)變k點(diǎn)沿棱邊ka77切應(yīng)變定義微體相鄰棱邊所夾直角的改變量g，稱為切應(yīng)變（剪應(yīng)變,shearstrain）

切應(yīng)變?yōu)闊o量綱量切應(yīng)變單位為rad切應(yīng)變概念7切應(yīng)變定義微體相鄰棱邊所夾直角的改變量g，稱為切應(yīng)變78實(shí)驗(yàn)表明：當(dāng)正應(yīng)力

s

不超過一定限度時，E－彈性模量（楊氏模量，Young’sModulus）或胡克定律8實(shí)驗(yàn)表明：當(dāng)正應(yīng)力s不超過一定限度時，E－彈性模量或79實(shí)驗(yàn)表明：當(dāng)切應(yīng)力

t

不超過一定限度時G

－切變模量（剪切彈性模量）或剪切胡克定律9實(shí)驗(yàn)表明：當(dāng)切應(yīng)力t不超過一定限度時G－切變模軸力定義：通過截面形心并沿桿件軸線的內(nèi)力符號規(guī)定：拉力為正，壓力為負(fù)軸力軸力定義：通過截面形心并沿桿件軸線的內(nèi)力軸力試分析桿的軸力要點(diǎn)：逐段分析軸力；設(shè)正法求軸力；均勻分布載荷作用下——求外載荷合力（舉例）；非均布載荷作用——積分求合力（第二版例3－3）（F1=F，F(xiàn)2=2F）軸力計(jì)算試分析桿的軸力要點(diǎn)：逐段分析軸力；設(shè)正法求軸力；（F1=F，

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)x

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。軸力圖突變，為什么？局部分布力簡化到一點(diǎn)處，導(dǎo)致內(nèi)力突變表示軸力沿桿軸變化情況的圖線以橫坐1.變形試驗(yàn)觀察橫線仍為直線,仍垂直于桿件軸線,只是間距增大。.

拉壓桿橫截面上的應(yīng)力已知平衡方程未知s分布形式1.變形試驗(yàn)觀察橫線仍為直線,仍垂直于桿件軸線,只是間距增大2.變形假設(shè)

橫截面上各點(diǎn)處僅存在正應(yīng)力,且均勻分布各橫截面保持為平面、僅產(chǎn)生相對平移為什么沒有切應(yīng)力？表面變形觀察結(jié)果：橫線仍為直線,仍垂直于桿件軸線,只是間距增大。橫截面內(nèi)各點(diǎn)處存在軸向正應(yīng)變，且相同拉壓桿變形的平面假設(shè)沒有切應(yīng)變2.變形假設(shè)橫截面上各點(diǎn)處僅存在正應(yīng)力,且均勻分布各橫3.橫截面正應(yīng)力公式設(shè)桿件橫截面的面積為

A,軸力為

FN

,則應(yīng)力以拉為正；適用于等截面拉壓桿、小錐角變截面拉壓桿;局部效應(yīng)——圣維南原理4.材料力學(xué)基本分析方法變形分析應(yīng)力分布規(guī)律應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系應(yīng)力解答平衡關(guān)系實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證3.橫截面正應(yīng)力公式設(shè)桿件橫截面的面積為A,軸力為FN

圣維南原理?xiàng)U端應(yīng)力分布圣維南原理?xiàng)U端應(yīng)力分布圣維南原理

“力作用于桿端的分布方式，只影響桿端局部范圍的應(yīng)力分布，影響區(qū)約距桿端1~2倍桿的橫向尺寸”（桿端鑲?cè)氲鬃?橫向變形受阻）應(yīng)力均勻區(qū)圣維南原理“力作用于桿端的分布方式，只影響問題：斜截面上有何應(yīng)力？如何分布？1.斜截面應(yīng)力分析斜截面方位用a表示，并規(guī)定，以x

軸為始邊，逆時針轉(zhuǎn)向者為正

拉壓桿斜截面上的應(yīng)力利用平衡條件問題：斜截面上有何應(yīng)力？如何分布？1.斜截面應(yīng)力分析斜截面橫截面上的正應(yīng)力均勻分布橫截面間的纖維變形相同斜截面間的纖維變形相同斜截面上的應(yīng)力均勻分布橫截面上橫截面間斜截面間斜截面上2.應(yīng)力

pa3.應(yīng)力sa、ta與最大應(yīng)力2.應(yīng)力pa3.應(yīng)力sa、ta與最大應(yīng)力

例題例

1

已知：F=50kN，A=400mm2

試求：

截面m-m上的應(yīng)力解：1.軸力與橫截面應(yīng)力例題例1已知：F=50kN，A=2.斜截面m-m上的應(yīng)力2.斜截面m-m上的應(yīng)力失效與許用應(yīng)力斷裂與屈服，相應(yīng)極限應(yīng)力構(gòu)件工作應(yīng)力的最大容許值n

1安全因數(shù)靜荷失效許用應(yīng)力失效與許用應(yīng)力斷裂與屈服，相應(yīng)極限應(yīng)力構(gòu)件工作應(yīng)力的最軸向拉壓強(qiáng)度條件保證拉壓桿不致因強(qiáng)度不夠而破壞的條件校核強(qiáng)度

知桿外力、A與[s]，檢查桿能否安全工作截面設(shè)計(jì)

知桿外力與[s]，確定橫截面面積確定承載能力

知桿A與[s]，確定桿能承受的FN,max常見強(qiáng)度問題類型強(qiáng)度條件-變截面變軸力拉壓桿-等截面拉壓桿軸向拉壓強(qiáng)度條件保證拉壓桿不致因強(qiáng)度不夠而破壞的條件?！?引言§2軸力與軸力圖§3拉壓桿的應(yīng)力§4材料拉伸時的力學(xué)性能§5材料拉壓力學(xué)性能進(jìn)一步研究§6應(yīng)力集中與材料疲勞§7許用應(yīng)力與軸向拉壓強(qiáng)度條件§8連接部分的強(qiáng)度計(jì)算§9結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)概念簡介第二章軸向拉壓應(yīng)力與材料的力學(xué)性能§1引言第二章軸向拉壓應(yīng)力與材料的力學(xué)性能§4

材料拉伸時的力學(xué)性能拉伸試驗(yàn)與應(yīng)力－應(yīng)變圖材料拉伸力學(xué)性能材料在卸載與再加載時的力學(xué)行為材料的塑性§4材料拉伸時的力學(xué)性能拉伸試驗(yàn)與應(yīng)力－應(yīng)變圖1.拉伸標(biāo)準(zhǔn)試樣拉伸試驗(yàn)與應(yīng)力－應(yīng)變圖GB/T6397-1986《金屬拉伸試驗(yàn)試樣》1.拉伸標(biāo)準(zhǔn)試樣拉伸試驗(yàn)與應(yīng)力－應(yīng)變圖GB/T63972.拉伸試驗(yàn)

試驗(yàn)裝置2.拉伸試驗(yàn)試驗(yàn)裝置

拉伸試驗(yàn)與拉伸圖(

F-Dl

曲線

)拉伸試驗(yàn)與拉伸圖(F-Dl曲線)拉伸力學(xué)性能滑移線低碳鋼拉伸的四個階段＝E變形為彈性拉伸力學(xué)性能滑移線低碳鋼拉伸的四個階段＝E滑移線縮頸與斷裂滑移線縮頸與斷裂sp-比例極限ss-屈服極限（屈服應(yīng)力）sb-強(qiáng)度極限

E

=

tana

-

彈性模量低碳鋼拉伸的特征應(yīng)力三個特征應(yīng)力：材料抗塑性變形的能力材料抗破壞的能力sp-比例極限E=tana-彈性模量低碳鋼拉伸的材料在卸載與再加載時的力學(xué)行為e

p－塑性應(yīng)變s

e－彈性極限e

e－彈性應(yīng)變冷作硬化：由于預(yù)加塑性變形，而使s

e(或s

p)提高的現(xiàn)象線彈性階段材料在卸載與再加載時的力學(xué)行為ep－塑性應(yīng)變se－彈材料的塑性伸長率（延伸率）l－試驗(yàn)段原長（標(biāo)距）Dl0－試驗(yàn)段殘余變形塑性材料能經(jīng)受較大塑性變形而不破壞的能力材料的塑性伸長率（延伸率）l－試驗(yàn)段原長（標(biāo)距）斷面收縮率塑性與脆性材料

塑性材料：d

5%例如結(jié)構(gòu)鋼與硬鋁等脆性材料：d

<5%例如灰口鑄鐵與陶瓷等A－試驗(yàn)段橫截面原面積A1－斷口的橫截面面積斷面收縮率塑性與脆性材料A－試驗(yàn)段橫截面原面積§5材料拉壓力學(xué)性能

進(jìn)一步研究

一般金屬材料的力學(xué)性能復(fù)合與高分子材料的力學(xué)性能材料壓縮時的力學(xué)性能

溫度對力學(xué)性能的影響§5材料拉壓力學(xué)性能

進(jìn)一步研究一般金屬材料的力學(xué)一般金屬材料的力學(xué)性能e/%s/MPa30鉻錳硅鋼50鋼硬鋁塑性材料拉伸0.2－名義屈服極限（條件屈服應(yīng)力）材料抗塑性變形的能力無明顯屈服段0.5，規(guī)定殘余伸長，規(guī)定非比例伸長，國家標(biāo)準(zhǔn)一般金屬材料的力學(xué)性能e/%s/MPa30鉻錳硅鋼5灰口鑄鐵拉伸（脆性材料）變形??；無屈服、頸縮，斷口與軸線垂直；應(yīng)力應(yīng)變近似呈線性灰口鑄鐵拉伸（脆性材料）變形??；復(fù)合材料（碳/環(huán)氧）高分子材料復(fù)合與高分子材料的力學(xué)性能復(fù)合材料（碳/環(huán)氧）高分子材料復(fù)合與高分子材料的力學(xué)性能材料壓縮時的力學(xué)性能低碳鋼壓縮愈壓愈扁材料壓縮時的力學(xué)性能低碳鋼壓縮愈壓愈扁灰口鑄鐵壓縮scb=3~4stb斷口與軸線約成45o灰口鑄鐵壓縮scb=3~4stb斷口與軸線約成45o溫度對力學(xué)性能的影響鋼的強(qiáng)度、塑性隨溫度變化的關(guān)系溫度對力學(xué)性能的影響鋼的強(qiáng)度、塑性隨溫度變化的關(guān)系EGT/CE,G/GPa鋼的彈性常數(shù)隨溫度變化的關(guān)系EGT/CE,G/GPa鋼的彈性常數(shù)隨溫度變化的關(guān)系據(jù)分析，由于大量飛機(jī)燃油燃燒，溫度高達(dá)1200C，組成大樓結(jié)構(gòu)的鋼材強(qiáng)度急劇降低，致使大廈鉛垂塌毀世貿(mào)中心塌毀大廈受撞擊后，為什麼沿鉛垂方向塌毀？（點(diǎn)擊畫面，可重復(fù)點(diǎn)擊）據(jù)分析，由于大量飛機(jī)燃油燃燒，溫度高達(dá)1200C，組成大§6

應(yīng)力集中與材料疲勞應(yīng)力集中概念交變應(yīng)力與材料疲勞概念應(yīng)力集中對構(gòu)件強(qiáng)度的影響§6應(yīng)力集中與材料疲勞應(yīng)力集中概念應(yīng)力集中概念由于截面急劇變化引起應(yīng)力局部增大現(xiàn)象應(yīng)力集中因數(shù)smax－最大局部應(yīng)力sn－名義應(yīng)力應(yīng)力集中應(yīng)力集中概念由于截面急劇變化引起應(yīng)力局部增大現(xiàn)象應(yīng)力集第三講力學(xué)性能連接件應(yīng)力集中匯總課件第三講力學(xué)性能連接件應(yīng)力集中匯總課件交變應(yīng)力與材料疲勞概念隨時間循環(huán)或交替變化的應(yīng)力交變或循環(huán)應(yīng)力交變應(yīng)力與材料疲勞概念隨時間循環(huán)或交替變化的應(yīng)力交變或lgNs/MPasbsssr疲勞破壞與S-N曲線

在交變應(yīng)力作用下，材料或構(gòu)件產(chǎn)生可見裂紋或完全斷裂的現(xiàn)象，稱為

疲勞破壞

在s

作用下，構(gòu)件經(jīng)歷了N

次應(yīng)力循環(huán)后，發(fā)生破壞

在交變應(yīng)力作用下，應(yīng)力s（s或t）與相應(yīng)應(yīng)力循環(huán)數(shù)（或壽命）N的關(guān)系曲線，稱為

S-N曲線sr－持久極限lgNs/MPasbsssr疲勞破壞與S-N曲線疲勞破壞主要特點(diǎn)裂紋萌生部位(應(yīng)力集中處)最后斷裂部位鋼拉伸疲勞斷裂

破壞時應(yīng)力低于sb甚至ss

即使是塑性材料，也呈現(xiàn)脆性斷裂

經(jīng)歷裂紋萌生、逐漸擴(kuò)展到最后斷裂三階段疲勞破壞主要特點(diǎn)裂紋萌生部位(應(yīng)力集中處)最后斷裂部位鋼拉伸應(yīng)力集中對構(gòu)件強(qiáng)度的影響

對于脆性材料構(gòu)件，當(dāng)smax＝sb時，構(gòu)件斷裂

對于塑性材料構(gòu)件，當(dāng)smax達(dá)到ss后再增加載荷，

s分布趨于均勻化，不影響構(gòu)件靜強(qiáng)度

應(yīng)力集中促使疲勞裂紋的形成與擴(kuò)展，對構(gòu)件

（塑性與脆性材料）的疲勞強(qiáng)度影響極大應(yīng)力集中對構(gòu)件強(qiáng)度的影響對于脆性材料構(gòu)件，當(dāng)sm§8

連接部分的強(qiáng)度計(jì)算連接實(shí)例剪切與剪切強(qiáng)度條件擠壓與擠壓強(qiáng)度條件例題§8連接部分的強(qiáng)度計(jì)算連接實(shí)例連接實(shí)例耳片銷釘螺栓連接實(shí)例耳片銷釘螺栓