４.１軸向拉伸與壓縮變形的力學(xué)模型軸向拉伸與壓縮變形是桿件基本變形中最簡單、最常見的一種變形形式。如圖４－１所示的支架中，ＡＢ桿、ＡＣ桿鉸接于Ａ點，在Ａ點受力Ｆ的作用。由靜力分析可知：ＡＢ桿是二力桿件，受拉伸；ＡＣ桿也是二力桿件，受壓縮。若將實際受拉伸與壓縮的桿件ＡＢ、ＡＣ簡化為如圖４－２所示的簡圖，可以看出：（１）桿件的受力特點是：外力（或外力的合力）沿桿件的軸線作用，且作用線與軸線重合。下一頁返回４.１軸向拉伸與壓縮變形的力學(xué)模型（２）桿件的變形特點是：桿沿軸線方向伸長（或縮短），沿橫向縮短（或伸長）。桿件的這種變形形式稱為桿件的軸向拉伸與壓縮。發(fā)生軸向拉伸與壓縮的桿件一般簡稱為拉（壓）桿。上一頁返回４.２軸力和軸力圖４.２.１內(nèi)力的概念桿件在外力作用下產(chǎn)生變形，從而桿件內(nèi)部各部分之間就產(chǎn)生相互作用力，這種由外力引起的桿件內(nèi)部之間的相互作用力，稱為內(nèi)力。桿件橫截面內(nèi)力隨外力的增加而增大，但內(nèi)力增大是有限度的,若超過某一限度,桿件就會被破壞,所以內(nèi)力的大小和分布形式與桿件的承載能力密切相關(guān)。為保證桿件在外力作用下安全可靠地工作,必須弄清楚桿件的內(nèi)力,因而對各種基本變形的研究都是從內(nèi)力分析開始的。４.２.２拉（壓）桿件的內(nèi)力———軸力下一頁返回４.２軸力和軸力圖現(xiàn)以圖４－３（ａ）所示的拉桿為例，為了確定ｍ－ｍ截面的內(nèi)力，可以假想地用截面ｍ－ｍ把桿件截開分為左、右兩段，取其中任意一段作為研究對象。桿件在外力作用下處于平衡狀態(tài)，則左、右兩段也必然處于平衡狀態(tài)。左段上有外力Ｆ和截面內(nèi)力作用，由二力平衡條件，該內(nèi)力必與外力Ｆ共線，且沿桿件的軸線方向，用符號ＦＮ表示，稱為軸力。由平衡方程可求出內(nèi)力的大小同理，右段上也有外力Ｆ和左段對截面的作用力Ｆ′Ｎ，滿足平衡方程。上一頁下一頁返回４.２軸力和軸力圖Ｆ′Ｎ與ＦＮ是一對作用力與反作用力，等值、反向、共線。因此，無論研究截面左段求出的內(nèi)力ＦＮ，還是研究截面右段求出的內(nèi)力Ｆ′Ｎ，都是ｍ－ｍ截面的內(nèi)力。為了使取左段或取右段求得的同一截面上的軸力相一致，規(guī)定其正負號為：內(nèi)力ＦＮ的方向離開截面（指向截面的外法線）為正（受拉）；內(nèi)力指向截面為負（受壓）。以上求內(nèi)力的方法稱為截面法，其步驟概括如下：（１）截———沿欲求內(nèi)力的截面，假想地用一個截面把桿件分為兩段。（２）取———取出任意一段（左段或右段）為研究對象。（３）代———將另一段對該段截面的作用力，用內(nèi)力代替。上一頁下一頁返回４.２軸力和軸力圖（４）平———列平衡方程式，求出該截面內(nèi)力的大小。截面法是求內(nèi)力的最基本的方法。值得注意的是，應(yīng)用截面法求內(nèi)力，截面不能選在外力作用點處的截面上。兩外力作用點之間各個截面的軸力都相等。４.２.３軸力圖從截面法求內(nèi)力可以看出，圖４－３（ａ）所示的拉桿，各個截面的內(nèi)力都等于外力Ｆ。當(dāng)桿受到多個軸向外力作用時，在桿不同位置的橫截面上的軸力往往不同。上一頁下一頁返回４.２軸力和軸力圖為了能夠直觀形象地表示出各橫截面上內(nèi)力的大小，用平行于桿軸線的ｘ坐標表示橫截面位置，用垂直于ｘ的坐標ＦＮ表示橫截面軸力的大小，按選定的比例，把軸力表示在ｘ－ＦＮ坐標系中，描出的軸力隨截面位置變化的曲線，稱之為軸力圖。４.２.４拉（壓）桿橫截面上的應(yīng)力１.應(yīng)力的概念用外力拉伸一根變截面桿件，內(nèi)力隨外力的增加而增大，為什么桿件最終總是從較細的一段被拉斷？這是因為，較細的一段橫截面面積上的內(nèi)力分布比較粗一段的內(nèi)力分布的密度大，因此，判斷桿件是否破壞的依據(jù)不是內(nèi)力的大小，而是在橫截面上分布的密集程度。上一頁下一頁返回４.２軸力和軸力圖所以把內(nèi)力在截面上的集度稱為內(nèi)力，其中垂直于截面的內(nèi)力稱為正應(yīng)力，平行于截面的應(yīng)力稱為切應(yīng)力。應(yīng)力的單位是帕斯卡，簡稱帕，記作Ｐａ，即１ｍ２的面積上的作用１Ｎ的力為１Ｐａ，１Ｐａ＝１Ｎ／ｍ２。由于應(yīng)力的單位Ｐａ比較小，工程實際中常用ＭＰａ（兆帕）或ＧＰａ（吉帕）作單位。１ＭＰａ＝１０６Ｐａ＝１０６Ｎ／ｍ２＝１Ｎ／ｍｍ２，１ＧＰａ＝１０９Ｐａ＝１０９Ｎ／ｍ２＝１０３ＭＰａ，本教材中為了計算的方便，主要使用１ＭＰａ＝１Ｎ／ｍｍ２的單位。上一頁下一頁返回４.２軸力和軸力圖２.拉（壓）桿橫截面上的應(yīng)力取一等截面直桿，如圖４－６所示，在其表面上刻劃出橫向線ａ－ｂ、ｃ－ｄ，外力Ｆ使桿件拉伸。觀察ａ－ｂ、ｃ－ｄ線的變化，可以看到ａ－ｂ、ｃ－ｄ線平行向外移動并與軸線保持垂直。由于桿件內(nèi)部材料的變化無法觀察，由表及里可判斷，桿件在變形過程中橫截面始終保持為平面，此即為平面假設(shè)。在平面假設(shè)的基礎(chǔ)上，設(shè)想夾在ａ－ｂ、ｃ－ｄ截面之間的無數(shù)條縱向纖維隨ａ－ｂ、ｃ－ｄ截面平行地向外移動，產(chǎn)生了相同的伸長量。根據(jù)材料的均勻連續(xù)性假設(shè)可推知，橫截面上各點處縱向纖維的變形相同，受力也相同，即軸力在橫截面上的分布是均勻的，且方向垂直于橫截面，如圖４－６所示。上一頁下一頁返回４.２軸力和軸力圖即橫截面存在正應(yīng)力，用符號σ表示。其計算公式為３.拉（壓）桿橫截面上的強度計算為了保證拉（壓）桿在外力作用下能夠安全可靠地工作，必須使桿件橫截面積的應(yīng)力不超過其材料的許用應(yīng)力。當(dāng)桿件各截面的應(yīng)力不相等時，只要桿件的最大工作應(yīng)力不超過材料的許用應(yīng)力，就保證了桿件具有足夠的強度；對于等截面直桿，由于各橫截面積相同，最大工作應(yīng)力必然產(chǎn)生在軸力最大的橫截面積上。上一頁下一頁返回４.２軸力和軸力圖為了使桿件不發(fā)生拉（壓）失效，保證構(gòu)件安全工作的準則必須使最大工作應(yīng)力部超過材料的許用應(yīng)力值，這一條件稱為強度設(shè)計準則。對等截面直桿即為強度計算可以解決以下３類問題：（１）校核強度。已知作用外力Ｆ，橫截面積Ａ和許用應(yīng)力［σ］，計算出最大工作應(yīng)力，檢驗是否滿足強度準則，從而判斷構(gòu)件是否能夠安全可靠地工作。（２）設(shè)計截面。上一頁下一頁返回４.２軸力和軸力圖已知作用外力Ｆ，許用應(yīng)力［σ］，由強度準則計算出截面面積Ａ，即Ａ≥ＦＮｍａｘ/［σ］，然后根據(jù)工程要求的截面形狀，設(shè)計出桿件的截面尺寸。（３）確定許可載荷。已知構(gòu)件的截面面積Ａ，許用應(yīng)力［σ］，由強度準則計算出構(gòu)件所能承受的最大內(nèi)力ＦＮｍａｘ，即［Ｆ］，再根據(jù)內(nèi)力與外力的關(guān)系，確定出桿件允許的最大載荷值許用應(yīng)力［Ｆ］。工作實際中，進行構(gòu)件的強度計算時，根據(jù)有關(guān)設(shè)計規(guī)范，最大工作應(yīng)力超過許用應(yīng)力的５％也是允許的。上一頁返回４.３拉壓桿的變形４.３.１變形與線應(yīng)變?nèi)鐖D４－９所示，等截面直桿的原長為ｌ，截面尺寸為ｂ，在軸向外力作用下，縱向伸長到ｌ１，橫向縮短到ｂ１。把拉（壓）桿的縱向伸長（或縮短）量稱為絕對變形，用Δｌ表示；橫向伸長（或縮短）量用Δｂ表示。軸向變形橫向變形拉伸時Δｌ為正，Δｂ為負；壓縮時Δｌ為負，Δｂ為正。絕對變形與桿件的原長有關(guān)，不能準確反映桿件的變形程度，消除掉桿長的影響，得到單位長度的變形量稱為相對變形，用ε、ε′表示。下一頁返回４.３拉壓桿的變形ε和ε′都是量綱為１的量，又稱為線應(yīng)變，其中ε稱為縱向應(yīng)變，ε′稱為橫向應(yīng)變。４.３.２橫向變形系數(shù)實驗表明，在材料的彈性范圍內(nèi)，其橫向應(yīng)變與縱向應(yīng)變的比值為一常數(shù)，記作μ，稱為橫向變形系數(shù)（泊松比）。上一頁下一頁返回４.３拉壓桿的變形幾種常用工程材料的μ值見表４－１。４.３.３胡克定律實驗表明，對等截面、等內(nèi)力的拉（壓）桿，當(dāng)應(yīng)力不超過某一極限值時，桿的縱向變形Δｌ與軸力ＦＮ成正比，與橫截面面積Ａ成反比。這一比例關(guān)系稱為胡克定律。引入比例常數(shù)Ｅ，即為各種材料的彈性模量Ｅ是由實驗測定的。幾種常用材料的Ｅ值見表４－１。上一頁下一頁返回４.３拉壓桿的變形拉（壓）的橫截面積Ａ和材料彈性模量Ｅ的乘積與桿件的變形成反比，ＥＡ值越大，Δｌ就越小，拉（壓）桿抵抗變形的能力就越強，所以ＥＡ值是拉（壓）桿抵抗變形能力的量度，稱為桿件的抗拉（壓）剛度。對式（４－５）兩邊同除以ｌ，并用σ代替ＦＮ／Ａ，胡克定律可化簡成另一種表達式，即４.３.４拉（壓）桿的變形計算上一頁下一頁返回４.３拉壓桿的變形應(yīng)用式（４－５）、式（４－６）時，要注意它們的適用條件是：應(yīng)力不超某一極限值，這一極限值是指材料的比例極限。各種材料的比例極限可由實驗測定。式中在桿長ｌ內(nèi)，ＦＮ、Ｅ、Ａ均為常量，否則應(yīng)分段計算。上一頁返回４.４材料的力學(xué)性能拉（壓）桿的應(yīng)力是隨外力的增加而增大的。在一定應(yīng)力作用下，桿件是否被破壞與材料的性能有關(guān)。材料在外力作用下表現(xiàn)出來的性能，稱為材料的力學(xué)性能。材料的力學(xué)性能是通過實驗的方法測定的，它是桿件強度、剛度計算和判斷材料的重要依據(jù)。工程材料的種類很多，常用材料根據(jù)其性能可分為塑性材料和脆性材料兩大類。低碳素鋼和鑄鐵是這兩類材料的典型代表，它們在拉伸和壓縮時表現(xiàn)出來的力學(xué)性能具有廣泛的代表性。因此本教材主要介紹低碳鋼和鑄鐵在常溫（指室溫）、靜載（指加載速度緩慢平穩(wěn)）下的力學(xué)性能。下一頁返回４.４材料的力學(xué)性能工程中通常把實驗用的材料按國際規(guī)定中的標準（ＧＢ２２８—７６），先做成圖４－１１所示的標準試件，試件中間等直桿部分為試驗段，其長度ｌ稱為標距。標距與直徑ｄ之比，有ｌ＝５ｄ和ｌ＝１０ｄ兩種規(guī)格。而對矩形截面試件，標距ｌ與截面面積Ａ之比有ｌ＝１１.３和ｌ＝５.６５。把標準試件測定的性能作為材料的力學(xué)性能。試驗時，將試件兩端裝夾在實驗機工作臺的上、下夾頭里，然后對其緩慢加載，直到把試件拉斷為止。上一頁下一頁返回４.４材料的力學(xué)性能在試件變形過程中，從試驗機上可以讀出一系列力Ｆ值，同時在變形標尺上讀出與每一Ｆ值相對應(yīng)的變形Δｌ值，若以拉力Ｆ為縱坐標，變形Δｌ為橫坐標，記錄下每一時刻的力Ｆ和變形Δｌ值，描出力與變形的關(guān)系曲線，稱作Ｆ－Δｌ曲線。若消除試件橫截面面積和標距對作用力及變形的影響，Ｆ－Δｌ曲線變成了應(yīng)力與應(yīng)變曲線，或稱作σ－ε曲線。圖４－１２（ａ）、（ｂ）分別是低碳鋼Ｑ２３５拉伸時的Ｆ－Δｌ曲線和σ－ε曲線。４.４.１低碳鋼拉伸時的力學(xué)性能以Ｑ２３５鋼的σ－ε曲線為例，來討論低碳鋼在拉伸時的力學(xué)性能。其σ－ε曲線可以分為４個階段，有兩個重要的強度指標。上一頁下一頁返回４.４材料的力學(xué)性能１.彈性階段及比例極限σｐ從圖４－１２（ｂ）上可以看出，曲線Ｏａ的斜率ｔａｎα＝Ｅ是材料的彈性模量。直線部分最高點ａ所對應(yīng)的應(yīng)力值記作σｐ，稱為材料的比例極限。Ｑ２３５鋼的σｐ≈２００ＭＰａ。曲線超過ａ點，圖上ａｂ已不再是直線，說明應(yīng)力與應(yīng)變的正比關(guān)系不存在，不符合胡克定律。但在ａａ′段內(nèi)卸載，變形也隨之消失，說明ａａ′段發(fā)生的也是彈性變形，Ｏａ′段稱為彈性階段。ａ′點所對應(yīng)的應(yīng)力值記作σｅ，稱為材料的彈性極限。由于彈性極限與比例極限非常接近，工程實際中通常對二者不作嚴格區(qū)分，而近似地用比例極限代替彈性極限。上一頁下一頁返回４.４材料的力學(xué)性能２.屈服階段及屈服應(yīng)力σｓ曲線超過ａ′點后，出現(xiàn)了一段鋸齒形曲線，說明這一段應(yīng)力變化不大，而應(yīng)變急劇地增加，材料好像失去了抵抗變形的能力，把這種應(yīng)力變化不大而變形顯著增加的現(xiàn)象稱為屈服，ｂｃ段稱為屈服階段。屈服階段曲線最低點所對應(yīng)的應(yīng)力σｓ，稱為材料的屈服應(yīng)力。若試件表面是經(jīng)過拋光處理的，這時可以看到試件表面出現(xiàn)了與軸線大約成４５°角的條紋線，稱為滑移線，如圖４－１３所示。一般認為，這是材料內(nèi)部晶格沿應(yīng)力方向相互錯動滑移的結(jié)果，這種錯動滑移是造成塑性變形的根本原因。上一頁下一頁返回４.４材料的力學(xué)性能在屈服階段卸載，將出現(xiàn)不能消失的塑性變形。工程上一般不允許構(gòu)件發(fā)生塑性變形并把塑性變形作為塑性材料失效的標志，所以屈服點σｓ是衡量材料強度的一個重要標志。Ｑ235鋼σｓ≈２３５ＭＰａ。３.強化階段及抗拉強度σｂ經(jīng)過屈服階段后，屈服從ｃ點開始逐漸上升，說明要使應(yīng)變增加，必須增加應(yīng)力。材料又恢復(fù)了抵抗變形的能力，這種現(xiàn)象稱作強化，ｃｄ段稱為強化階段。曲線最高點所對應(yīng)的應(yīng)力值，記作σｂ，稱為材料的抗拉強度（強度極限）。它是衡量材料的又一個重要指標。Ｑ２３５鋼σｂ≈４００ＭＰａ。４.縮頸斷裂階段上一頁下一頁返回４.４材料的力學(xué)性能曲線到達ｄ點后，即應(yīng)力達到其抗拉強度后，在試件比較薄弱的某一局部（材料不均勻或有缺陷處），變形顯著增加，有效橫截面急劇削弱減小，出現(xiàn)縮頸現(xiàn)象如圖４－１４所示，試件很快被拉斷，所以ｄｅ段稱為縮頸斷裂階段。５.塑性指標試件拉斷后，彈性變形消失，但塑性變形仍保留下來。工程上用試件拉斷后遺留下來的變形表示材料的塑性指標。常用的塑性指標有兩個：（１）斷面伸長率。上一頁下一頁返回４.４材料的力學(xué)性能（２）斷面收縮率。６.冷作硬化在曲線上的強化階段的某一點ｆ停止加載，并緩慢地卸去載荷，σ－ε曲線將沿著與Ｏａ近似平行的直線ｆｇ退回到應(yīng)變軸上ｇ點，ｇｈ是消失了的彈性變形，Ｏｇ是殘留下來的塑性變形，若卸載后再重新加載，σ－ε曲線將基本沿著ｇｆ上升到ｆ點，再沿ｆｄｅ線直至拉斷。把這種將材料預(yù)拉到強化階段卸載，重新加載使材料的比例極限提高，而塑性降低的現(xiàn)象，稱為冷作硬化。上一頁下一頁返回４.４材料的力學(xué)性能工程中利用冷作硬化工藝來增強材料的承載能力，如冷拔鋼筋等。４.４.２低碳鋼壓縮時的力學(xué)性能金屬材料的壓縮試件常做成短圓柱體，以避免試驗時被壓彎。圖４－１５所示實線是低碳鋼壓縮時的σ－ε曲線、與拉伸時的σ－ε曲線（虛線）相比較，在直線部分和屈服階段兩曲線大致重合，其彈性模量Ｅ、比例極限σｐ和屈服點σｓ與拉伸時的基本相同，因此認為低碳鋼的抗拉性能與抗壓性能是相同的。在曲線進入強化階段后，試件會越壓越扁，先是壓成鼓形，最后變成餅狀，因此對于低碳鋼一般不做壓縮試驗。上一頁下一頁返回４.４材料的力學(xué)性能４.４.３其他塑性材料拉伸時的力學(xué)性能圖４－１６是幾種塑性材料拉伸時的σ－ε曲線圖，與低碳鋼的σ－ε曲線相比較，這些曲線沒有明顯的屈服階段。對于沒有明顯屈服階段的塑性材料，常用其產(chǎn)生０.２％塑性應(yīng)變所對應(yīng)的應(yīng)力值作為名義屈服點，稱為材料的屈服強度，用σ０.２表示。４.４.４鑄鐵軸向拉（壓）時的力學(xué)性能１.抗拉強度σｂ鑄鐵是脆性材料的典型代表。上一頁下一頁返回４.４材料的力學(xué)性能從圖４－１７（ａ）所示的拉伸σ－ε曲線可以看出：曲線沒有明顯的直線部分和屈服階段，無縮頸現(xiàn)象而發(fā)生斷裂破壞，斷口平齊，塑性變形很小。把斷裂時曲線最高點所對應(yīng)的應(yīng)力值，記作σｂ，稱為拉壓強度。鑄鐵的拉壓強度較低，其σｂ值一般在１００～２００ＭＰａ。曲線沒有明顯的直線部分，表明應(yīng)力與應(yīng)變的正比關(guān)系不存在。由于鑄鐵總是在較小應(yīng)力下工作，且變形很小，故可近似地認為符合胡克定律，通常在σ－ε曲線上用割線［圖４－１７（ａ）中的虛線］近似地代替曲線，并以割線的斜率作為其彈性模量Ｅ。上一頁下一頁返回４.４材料的力學(xué)性能２.拉壓強度σｂｃ圖４－１７（ｂ）是鑄鐵壓縮時的σ－ε曲線，曲線沒有明顯的直線部分，在應(yīng)力較小時，可以近似地認為符合胡克定律。曲線沒有屈服階段，變形很小時沿與軸線大約４５°的斜截面發(fā)生斷裂破壞。把曲線最高點的應(yīng)力值稱為拉壓強度，用σｂｃ表示。與拉伸σ－ε曲線（虛線）比較可見，鑄鐵材料的拉壓強度約是抗拉強度的４～５倍。其抗壓性能遠大于抗拉性能，反映了脆性材料的共有屬性。因此，工程中鑄鐵等脆性材料常用作承壓構(gòu)件，而不用作承拉構(gòu)件。幾種常用工程材料的力學(xué)性能見表４－２。上一頁返回４.５許用應(yīng)力與強度準則４.５.１構(gòu)件的失效與許用應(yīng)力通過對材料力學(xué)性能的分析研究可知，任何工程材料能承受的力都是有限度的，一般把使材料喪失正常工作能力時的應(yīng)力稱為極限應(yīng)力。對于脆性材料，當(dāng)正應(yīng)力達到抗拉強度σｂ時，會引起斷裂；對于塑性材料，當(dāng)正應(yīng)力達到材料的屈服點σｓ（或屈服強度σ０.２時，將產(chǎn)生屈服或出現(xiàn)顯著塑性材料）。構(gòu)件工作時發(fā)生斷裂是不容許的；發(fā)生屈服或出現(xiàn)顯著塑性變形是不容許的。所以，從強度方面考慮，斷裂是構(gòu)件失效的一種形式；同樣，屈服或出現(xiàn)顯著塑性變形是構(gòu)件失效的一種形式。受壓短桿被壓潰、壓扁同樣也是失效。下一頁返回４.５許用應(yīng)力與強度準則以上這些失效現(xiàn)象都是強度不足造成的，稱為構(gòu)件的強度失效。除強度失效外，構(gòu)件還可能發(fā)生剛度失效、屈曲失效、疲勞失效、蠕動失效、應(yīng)變松弛失效等。例如機床主軸變形過大，即使未出現(xiàn)塑性變形，但不能保證加工精度，這是失效，它是由剛度不足造成的。受壓細長桿被壓彎，則是穩(wěn)定性不足引起的失效。此外，不同加載方式，如沖擊、交變應(yīng)力等，以及不同環(huán)境條件，如高溫、腐蝕介質(zhì)等，都可能導(dǎo)致失效。根據(jù)上述，塑性材料的屈服點σｓ（或屈服強度σ０.２時）與脆性材料的抗拉強度或屈服強度σｂ（抗壓強度σｂｃ）都是材料強度失效時的極限應(yīng)力。上一頁下一頁返回４.５許用應(yīng)力與強度準則由于工程構(gòu)件的受載難以精確估計，以及構(gòu)件材質(zhì)的不均勻性、計算方法的近似性和腐蝕與磨損等，除以上諸多因素外，為確保構(gòu)件安全，還應(yīng)使其具有適當(dāng)?shù)膹姸葍?，特別是對于因失效將帶來嚴重后果的構(gòu)件，更應(yīng)該具有較大的強度儲備。一般把極限應(yīng)力除以大于１的系數(shù)ｎ作為工作應(yīng)力的最大允許值稱為許用應(yīng)力，用［σ］表示。即塑性材料脆性材料上一頁下一頁返回４.５許用應(yīng)力與強度準則安全系數(shù)的選取是一個比較復(fù)雜的工程問題，如果取得過小，許用應(yīng)力就會偏高，設(shè)計出構(gòu)件截面尺寸將偏小，雖能節(jié)省材料，但其安全可靠性降低；如果取得過大，許用應(yīng)力就會偏小，設(shè)計出的結(jié)構(gòu)截面尺寸將偏大，雖構(gòu)件偏于安全，但需要多用材料，造成浪費。因此安全系數(shù)的選取是否得當(dāng)關(guān)系到構(gòu)件的安全性和經(jīng)濟性。工程中一般在靜載作用下，塑性材料的安全系數(shù)?。睿螅剑?５～２.５，脆性材料的安全系數(shù)取ｎｂ＝２.０～３.５。工程中對不同構(gòu)件選取安全系數(shù)，可查閱有關(guān)設(shè)計手冊。４.５.２正應(yīng)力強度準則上一頁下一頁返回４.５許用應(yīng)力與強度準則由以上分析可知，為了保證桿件工作時不致因強度不足而失效，要求桿件內(nèi)最大工作應(yīng)力不得超過材料的許用應(yīng)力。即此式即為桿件的正應(yīng)力強度準則。對于塑性材料，因其抗拉、抗壓性能大致相同，許用拉應(yīng)力與許用壓應(yīng)力也大致相同，因此拉、壓強度準則相同。而對于脆性材料來說，因其抗壓性能好于抗拉性能，許用拉應(yīng)力與許用壓應(yīng)力不相同，因此拉、壓強度準則應(yīng)為上一頁返回４.６應(yīng)力集中試驗研究表明，對于橫截面形狀尺寸有突然改變，如帶有圓孔、刀槽、螺紋和軸肩的桿件，當(dāng)其受到軸向拉伸時，在橫截面形狀尺寸突變的局部范圍內(nèi)將會出現(xiàn)較大的應(yīng)力，其應(yīng)力分布是不均勻的。這種因橫截面形狀尺寸突變而引起局部應(yīng)力增大的現(xiàn)象，稱為應(yīng)力集中。設(shè)發(fā)生應(yīng)力集中的截面上的最大應(yīng)力為σｍａｘ，同一截面上的平均應(yīng)力為σ，則比值實驗結(jié)果表明：截面尺寸改變得越急劇、角越尖、孔越小，應(yīng)力集中的程度就越嚴重。下一頁返回４.６應(yīng)力集中因此，零件上應(yīng)盡可能地避免帶尖角的孔和槽，在階梯軸肩處要用圓弧過度，而且應(yīng)盡量使圓弧半徑大一些。用塑料材料制作的構(gòu)件，在靜載作用下可以不考慮應(yīng)力集中對強度的影響，這是因為構(gòu)件局部的應(yīng)力達到材料的屈服點，該局部即發(fā)生屈服變化，