第5章材料的拉伸和壓縮力學性能5.1概述5.2材料在拉伸時的力學性能5.3材料在壓縮時的力學性能5.4軸向拉伸或壓縮時的強度計算5.1概述1.

材料的力學性能：材料在外力作用下所呈現(xiàn)的有關(guān)強度、變形方面的特性?；蛘呤侵覆牧?試樣)在外力作用下表現(xiàn)出的變形、破壞等方面的特性(行為)。一般由實驗測定。強度特性，變形特性，塑性特性試驗條件：常溫(20℃)；靜載（及其緩慢地加載）；

標準試件。

GB228－2002《金屬材料室溫拉伸試驗方法》

GB1586－79《金屬材料楊氏模量測量方法》5.2材料在拉伸時的力學性能5.2材料在拉伸時的力學性能一、拉伸試驗試件標準試件：橫截面直徑d標距l(xiāng)5.2材料在拉伸時的力學性能二低碳鋼拉伸時的力學性能拉伸圖應(yīng)力應(yīng)變曲線圖5.2材料在拉伸時的力學性能拉伸圖5.2材料在拉伸時的力學性能1、彈性階段ob①彈性變形：彈性極限σe②斜直線oa:E─彈性模量比例極限σp3、強化階段ce：強度極限σb4、局部徑縮階段ef5.2材料在拉伸時的力學性能兩個塑性指標:伸長率:截面收縮率:為塑性材料,為脆性材料低碳鋼的為塑性材料5.2材料在拉伸時的力學性能卸載定律及冷作硬化1彈性范圍內(nèi)卸載、再加載2過彈性范圍卸載、再加載

即材料在卸載過程中應(yīng)力和應(yīng)變是線性關(guān)系，這就是卸載定律。

材料的比例極限增高，延伸率降低，稱之為冷作硬化或加工硬化。5.2材料在拉伸時的力學性能1.沒有明顯的直線階段，應(yīng)力應(yīng)變曲線為微彎的曲線。四、鑄鐵拉伸時的力學性能2.沒有明顯的塑性變形，變形很小，為典型的脆性材料。3.沒有屈服和頸縮現(xiàn)象，試件突然拉斷。強度極限σb:拉斷時的最大應(yīng)力。5.3材料在壓縮時的力學性能5.3材料在壓縮時的力學性能一、壓縮試驗試件標準試件：橫截面直徑d柱高h5.3材料在壓縮時的力學性能①比例極限σp、屈服極限σs、彈性模量E與拉伸時相同②強度極限σb測不出。O二、低碳鋼壓縮時的力學性能5.3材料在壓縮時的力學性能5.3材料在壓縮時的力學性能討論題強度高的曲線為剛度大的曲線為塑性好的曲線為1231235.4軸向拉伸或壓縮時的強度計算極限應(yīng)力(ultimatestress):構(gòu)件失效時的應(yīng)力。一、許用應(yīng)力失效：構(gòu)件在外力作用下不能正常安全地工作。{強度破壞剛度破壞穩(wěn)定性破壞塑性材料：脆性材料：許用應(yīng)力極限應(yīng)力安全因數(shù)。5.4軸向拉伸或壓縮時的強度計算5.4軸向拉伸或壓縮時的強度計算[例5-1]鑄工車間吊運鐵水包的吊桿的橫截面為矩形，尺寸b=50mm，h=25mm，如圖所示，吊桿的許用應(yīng)力為80MPa。鐵水包自重為8kN，最多能容30kN重的鐵水。試校核吊桿的強度。解:1計算吊桿的軸力:2校核強度所以吊桿滿足強度條件。5.4軸向拉伸或壓縮時的強度計算[例5-2]已知一圓桿受拉力P=25kN，直徑d=14mm，許用應(yīng)力[]=160MPa，試校核此桿是否滿足強度要求。解：1軸力：FN=P=25KN2應(yīng)力：3強度校核：4結(jié)論：此桿滿足強度要求，能夠正常工作。5.4軸向拉伸或壓縮時的強度計算[例5-3]如圖為簡易吊車，AB和BC均為圓形鋼桿，已知d1=36mm,d2=25mm,鋼的許用應(yīng)力[σ]=100MPa。試確定吊車的最大許可起重量。解：1計算桿AB、BC的軸力2求許可載荷5.4軸向拉伸或壓縮時的強度計算[例5-4]D=350mm，p=1MPa。螺栓[σ]=40MPa，求直徑d。每個螺栓承受的軸力為總壓力的1/6解：油缸蓋受到的力根據(jù)強度條件即螺栓的軸力為得即螺栓的直徑[例5-5]圖示三角形托架,其桿AB是由兩根等邊角鋼組成。已知P=75kN,[σ]=160MPa,試選擇等邊角鋼的型號。5.5拉(壓)桿的彈性應(yīng)變能一、彈性應(yīng)變能

在外力作用下，彈性體因變形而儲存的能量，

稱為應(yīng)變能（StrainEnergy），用“U”表示。二、拉壓桿的應(yīng)變能計算－功能原理

不計能量損耗時，外力功等于應(yīng)變能變形能：外力功=功能原理當時三、拉壓桿的比能u

單位體積內(nèi)的應(yīng)變能四.利用功能原理求桿件的變形或某點的位移適用于：1）線彈性范圍2）結(jié)構(gòu)上只有一個外主動力作用，求其作用點沿作用線方向的位移。解：能量法：外力功等于變形能（1）求鋼索內(nèi)力：以ABD為對象：

設(shè)橫梁ABCD為剛梁，橫截面面積為76.36mm2的鋼索繞過無摩擦的定滑輪。設(shè)P=20kN，試求剛索的應(yīng)力和C點的垂直位移。設(shè)剛索的E=177GPa。800400400CPAB60°60°PABCDTTYAXA（2)鋼索的應(yīng)力為：（3)C點位移為：800400400CPAB60°60°能量法：利用應(yīng)變能的概念解決與結(jié)構(gòu)物或構(gòu)件的彈性變形有關(guān)的問題，這種方法稱為能量法。已知AB桿為剛性桿，ED、BC和B