《直桿的基本變形》PPT課件

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1、第三章直桿基本的變形直桿在外載作用下會發(fā)生變形常見的基本變形有拉伸和壓縮、剪切與擠壓、彎曲變形、扭轉(zhuǎn)和組合變形。在外載荷作用下，桿件將發(fā)生變形，產(chǎn)生應力。外載荷越大，產(chǎn)生的內(nèi)應力也越大。以抗拉強度來作為構(gòu)件所能承受的最大拉應力，簡稱強度極限。塑性材料以屈服階段的極限應力作為計算的依據(jù)。零件抵抗破壞的能力，稱為強度。零件抵抗變形的能力，稱為剛度。學習基本變形、應力、強度是為了保證材料具有足夠的使用壽命。一、軸向拉伸與壓縮時的變形特點實驗：§3-1直桿軸向拉伸與壓縮時的變形與應力分析FFabcd§3-1直桿軸向拉伸與壓縮時的變

2、形與應力分析1.變形現(xiàn)象橫向線ab和cd仍為直線，且仍然垂直于軸線;結(jié)論：各纖維的伸長相同，所以它們所受的力也相同。2.平面假設變形前原為平面的橫截面，在變形后仍保持為平面，且仍垂直于軸線。二、內(nèi)力與應力1.內(nèi)力的分布均勻分布F?FN——軸向拉壓桿橫截面上正應力的計算公式。2.應力的計算公式：拉壓桿橫截面上各點處只產(chǎn)生正應力，且正應力在截面上均勻分布。式中：s為橫截面上的正應力；FN為橫截面上的軸力；A為橫截面面積。正應力s的正負號規(guī)定為：拉應力為正，壓應力為負?！?-1直桿軸向拉伸與壓縮時的變形與應力分析公式的使用條件：

3、軸向拉壓桿。F?FN例3-1如圖所示圓截面桿，直徑,拉力試求桿橫截面上的最大正應力。解（1）作軸力圖（2）計算桿的最大正應力由于桿的軸力為常數(shù)，但中間一段因開槽而使截面面積減小，故桿的危險截面應在開槽段，即最大正應力發(fā)生在該段，將槽對桿的橫截面面積削弱量近似看作矩形，開槽段的橫截面面積為桿的最大正應力為:§3-1直桿軸向拉伸與壓縮時的變形與應力分析§3-2拉伸和壓縮時材料的力學性質(zhì)力學性能(機械性能):指材料在外力作用下，在變形和強度方面所表現(xiàn)出來的特性。實驗條件：常溫(20℃)，靜載（均勻緩慢地加載）。拉伸試件：對圓形截

4、面的試樣規(guī)定:或?qū)τ跈M截面積為A的矩形截面試樣，則規(guī)定:dh壓縮試件：國家標準《金屬拉伸試驗方法》（如GB228—87）標準試件：實驗設備：萬能材料試驗機。塑性材料：斷裂前產(chǎn)生較大塑性變形的材料,如低碳鋼等。脆性材料：斷裂前塑性變形很小的材料，如鑄鐵、石料。低碳鋼：指含碳量0.3%以下的碳素鋼。§3-2拉伸和壓縮時材料的力學性質(zhì)低碳鋼Q235的拉伸圖（F—△l曲線)一.低碳鋼拉伸時的力學性能(觀看動畫)§3-2拉伸和壓縮時材料的力學性質(zhì)低碳鋼Q235的拉伸時的應力–應變曲線圖（?-?曲線）§3-2拉伸和壓縮時材料的力學性質(zhì)

5、低碳鋼Q235的拉伸時的應力–應變曲線圖（?-?曲線）§3-2拉伸和壓縮時材料的力學性質(zhì)§3-2拉伸和壓縮時材料的力學性質(zhì)低碳鋼的應力–應變曲線可分成四個階段：§3-2拉伸和壓縮時材料的力學性質(zhì)彈性階段：由直線段oa和微彎段ab組成。oa段稱為比例階段或線彈性階段。在此階段內(nèi)，材料服從胡克定律，即?=E?適用，a點所對應的應力值稱為材料的比例極限，并以“?p”表示。曲線ab段稱為非線彈性階段，只要應力不超過b點，材料的變形仍是彈性變形，所以b點對應的應力稱為彈性極限，以“?e”表示。屈服階段：bc段近似水平，應力幾乎不再增

6、加，而變形卻增加很快，表明材料暫時失去了抵抗變形的能力。這種現(xiàn)象稱為屈服現(xiàn)象或流動現(xiàn)象。bc段最低點對應的應力稱為屈服極限或屈服點，以“?s”表示。Q235的屈服點ss=235MPa。§3-2拉伸和壓縮時材料的力學性質(zhì)§3-2拉伸和壓縮時材料的力學性質(zhì)在屈服階段，如果試樣表面光滑，試樣表面將出現(xiàn)與軸線約成45°的斜線，稱為滑移線。這是因為在45°斜面上存在最大切應力，材料內(nèi)部晶粒沿該截面相互滑移造成的。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，所以屈服極限ss是衡量材料強度的重要指標。?！?-2

7、拉伸和壓縮時材料的力學性質(zhì)強化階段：過了屈服階段，材料又恢復了抵抗變形的能力，要使試件繼續(xù)變形必須再增加載荷，這種現(xiàn)象稱為材料的強化，故?-?曲線圖中的ce段稱為強化階段，最高點e點所對應的應力稱為材料的拉伸強度極限或抗拉強度，以“?b”表示。它是材料所能承受的最大應力，所以?b是衡量材料強度的另一個重要指標。Q235的強度極限。頸縮階段：載荷達到最高值后，可以看到在試件的某一局部范圍內(nèi)的橫截面迅速收縮變細，形成頸縮現(xiàn)象。應力應變曲線圖中的ef段稱為頸縮階段?！?-2拉伸和壓縮時材料的力學性質(zhì)試件拉斷后，彈性變形消失，只剩

8、下殘余變形，殘余變形標志著材料的塑性。工程中常用延伸率?和斷面收縮率?作為材料的兩個塑性指標。分別為材料的兩個塑性指標一般把?>5%的材料稱為塑性材料，把?<5%的材料稱為脆性材料。低碳鋼的延伸率?=20％～30%，是典型的塑性材料。截面收縮率?也是衡量材料塑性的重要指標，低碳鋼的截面收縮率?約為60%