構件的拉壓強度分析第一頁，共二十頁，2022年，8月28日內容第一節(jié)構件軸向拉伸與壓縮的概念構件軸向拉伸與壓縮的強度計算材料拉伸與壓縮時的力學性能橫截面上的內力橫截面上的應力拉伸、壓縮強度計算塑性材料拉伸時的力學性能塑性材料壓縮時的力學性能脆性材料的力學性能第二頁，共二十頁，2022年，8月28日一構件的軸向拉伸與壓縮螺栓的軸向拉伸汽缸連桿的軸向壓縮第一節(jié)構件軸向拉伸與壓縮的概念第三頁，共二十頁，2022年，8月28日橫截面上的內力二構件軸向拉伸與壓縮強度計算外力：構件上的載荷與約束力稱為外力。內力：構件內各質點之間相互作用力稱為內力。內力的特點：（1）內力隨外力增加而增加。（2）橫截面上的內力分布是均勻的。（3）內力的作用線垂直構件桿)的橫截面，并通過截面的形心，這種內力也稱為軸力。第二節(jié)軸向拉伸與壓縮的內力與截面法第四頁，共二十頁，2022年，8月28日應力：單位面積上的內力，單位N/mm2

。第三節(jié)橫截面上的應力1GPa=103MPa=109Pa內力與應力橫截面上正應力計算方式為

σ的方向規(guī)定：拉應力為正，壓應力為負。式中σ

---橫截面上的正應力(MPa)；

FN---橫截面上的軸力(內力)(N)；

A---橫截面的面積(mm2)。第五頁，共二十頁，2022年，8月28日第四節(jié)構件軸向拉伸與壓縮強度計算為了保證拉、壓桿具有足夠的強度，必須使其最大正應力σmax(工作應力)小于或等于材料在拉伸(壓縮)時的許用應力[σ]。式中FN---構件危險截面處的軸力(N)；

A--構件危險截面面積(mm2)；

[σ]——由材料和熱處理所確定的許用應力（MPa）。第六頁，共二十頁，2022年，8月28日例12-1：若連桿所受壓力為F=115．5kN，截面尺寸b=50mm，h=65mm，材料許用應力[σ]=50MPa，當OA與AB垂直時，試校核連桿的強度。活塞連桿受力圖BAB第七頁，共二十頁，2022年，8月28日解：連桿所受的軸力

FN=F=115．5kN

計算連桿截面面積

A=b×h=50mm×65mm=3250mm2

校核連桿的強度，由強度條件得

因為σ≤[σ]，所以連桿強度足夠。第八頁，共二十頁，2022年，8月28日第五節(jié)材料拉伸與壓縮時的力學性能選擇具有典型性的低碳鋼作拉伸試驗；標準試件；設備為材料拉伸實驗機；緩慢加載，直至試件被拉斷；試件受力變形為拉伸曲線。拉伸試樣第九頁，共二十頁，2022年，8月28日σ-ε曲線四個階段

低碳鋼拉伸時的σ-ε曲線1彈性階段σP比例極限σe彈性極限oA段直線的斜率為試件的彈性模量，用E表示，也稱為材料的剛度。第五節(jié)材料拉伸與壓縮時的力學性能第十頁，共二十頁，2022年，8月28日屈服階段應力雖然不再增加，但變形卻迅速增大，材料猶如失去了變形的抵抗能力，這種現(xiàn)象稱為材料屈服。此時卸載，材料不能恢復原來的形狀，稱為塑性變形。塑性變形在汽車機械中是不允許的。屈服階段的最低應力值σs

，稱為材料的屈服點。低碳鋼拉伸時的σ-ε曲線第五節(jié)材料拉伸與壓縮時的力學性能第十一頁，共二十頁，2022年，8月28日強化階段經(jīng)過屈服階段以后，曲線又繼續(xù)上升，材料又恢復了抵抗變形的能力，這種現(xiàn)象稱為材料的強化。強化階段中的最高點D所對應的應力是材料承受的最大應力，稱為強度或強度極限。強度或強度極限是材料抵抗破壞能力的指標。低碳鋼拉伸時的σ-ε曲線第五節(jié)材料拉伸與壓縮時的力學性能第十二頁，共二十頁，2022年，8月28日低碳鋼拉伸時的σ-ε曲線低碳鋼拉伸時的σ-ε曲線應力達到σb后，試件在某一局部范圍內橫向尺寸突然縮小，形成“頸縮”現(xiàn)象，這時承載能力急劇下降。最后在頸縮處被拉斷。頸縮階段第十三頁，共二十頁，2022年，8月28日伸長率和斷面收縮率材料的塑性以試件拉斷后遺留下來的塑性變形來表示。塑性大小用伸長率和斷面收縮率來表示?！?00%×100%式中L1---試件拉斷后的長度(mm)；

L---試件原始長度(mm)；

A1---試件拉斷處的橫截面面積(mm2)；

A---試件原始橫截面面積(mm2)。第十四頁，共二十頁，2022年，8月28日塑性材料壓縮時的力學性能第三節(jié)材料拉伸與壓縮時的力學性能塑性材料壓縮時，在屈服階段以前，兩曲線基本重合。屈服階段后，試件愈壓愈扁，曲線不斷上升，得不到材料壓縮時的抗壓強度。低碳鋼壓縮時的σ-ε曲線第十五頁，共二十頁，2022年，8月28日以灰鑄鐵為例，它在拉伸時為一條微彎的曲線，無屈服現(xiàn)象，不產生頸縮，變形小，當應力達一定數(shù)值時，突然斷裂。第三節(jié)材料拉伸與壓縮時的力學性能脆性材料的力學性能灰鑄鐵拉伸時的σ-ε曲線第十六頁，共二十頁，2022年，8月28日構件的拉伸拉伸拉斷第十七頁，共二十頁，2022年，8月28日灰鑄鐵壓縮時也無明顯的直線部分，無屈服極限，但是強度超過抗拉強度4~5倍，其他脆性材料也具有這樣的性質。第三節(jié)材料拉伸與壓縮時的力學性能脆性材料的力學性能灰鑄鐵壓縮時