【正文】 流動(dòng)現(xiàn)象 。 32 拉伸和壓縮時(shí)材料的力學(xué)性質(zhì) 167。 斜面上存在最大切應(yīng)力，材料內(nèi)部晶粒沿該截面相互滑移造成的。 32 拉伸和壓縮時(shí)材料的力學(xué)性質(zhì) 強(qiáng)化階段： 過(guò)了屈服階段，材料又恢復(fù)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(qiáng)化，故 ? ? 曲線圖中的 ce 段稱為強(qiáng)化階段，最高點(diǎn) e 點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力稱為材料的拉伸 強(qiáng)度極限 或 抗拉強(qiáng)度 ，以“ ?b”表示。應(yīng)力應(yīng)變曲線圖中的 ef段稱為頸縮階段。分別為 材料的兩個(gè)塑性指標(biāo) 一般把 ? 5% 的材料稱為 塑性材料 ，把 ? 5%的材料稱為 脆性材料 。 167。鑄鐵拉伸時(shí) 無(wú) 屈服現(xiàn)象和頸縮現(xiàn)象，斷裂是突然發(fā)生的。 167。 （ 觀看動(dòng)畫 ） 167。 ? 脆性 材料因無(wú)屈服階段，當(dāng)應(yīng)力集中處的最大應(yīng)力 ?max達(dá)到強(qiáng)度極限 ?b時(shí)，該處首先產(chǎn)生裂紋。 32 拉伸和壓縮時(shí)材料的力學(xué)性質(zhì) 說(shuō)明： 一、材料失效與構(gòu)件失效 對(duì)于脆性材料，其失效形式為斷裂；對(duì)于塑性材料，因?yàn)楣こ讨幸话悴辉试S出現(xiàn)明顯的塑性變形，因此塑性材料的失效形式為屈服。 由于構(gòu)件屈服或斷裂引起的失效，稱為 強(qiáng)度失效 。 u s 0 . 2()? ? ?? 或u b b c()? ? ?? 或塑性材料的失效形式是屈服，其極限應(yīng)力為 脆性材料的失效形式是斷裂，其極限應(yīng)力為 167。 u[]n?? ? 安全系數(shù)的選取，必須體現(xiàn)既安全又經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)思想，通常由國(guó)家有關(guān)部門制訂，公布在有關(guān)的規(guī)范中供設(shè)計(jì)時(shí)參考，一般在 靜載 下： b ~ ?s ~ ?脆性材料 塑性材料 、 分別為脆性材料、塑性材料對(duì)應(yīng)的安全因數(shù) 。若強(qiáng)度不足，需要修改設(shè)計(jì)。 33 拉伸與壓縮時(shí)的強(qiáng)度計(jì)算 例 31 如圖所示結(jié)構(gòu)中， AB為圓形截面鋼桿， BC為正方形截面木桿，已知 d=20mm， a=100mm,F=20kN，鋼材的許用應(yīng)力 [?]鋼 =160MPa，木材的許用應(yīng)力 [?]木 =10MPa。239。239。229。 故木桿強(qiáng)度足夠 。由平衡方程 解 （ 1）計(jì)算 AB桿的軸力 0 , sin 45 2 0C N A BM F a F a= 鬃 ?229。 33 拉伸與壓縮時(shí)的強(qiáng)度計(jì)算 例 33 如圖所示懸臂吊車，電動(dòng)葫蘆沿橫梁 AB移動(dòng)，載荷G=20kN，拉桿 BC由兩根等邊角鋼組成，材料的許用應(yīng)力為[?]=100MPa；橫梁的自重和高度可忽略不計(jì)， C、 A兩點(diǎn)可視為在同一條水平線上，試確定等邊角鋼的型號(hào)。 33 拉伸與壓縮時(shí)的強(qiáng)度計(jì)算 20 , sin 3 0 0yNF F G= ? =229。 167。229。 167。試求：為使桿 BD 重量最輕 , q 的最佳值。由強(qiáng)度條件得 s in 21q =欲使 VBD最小 , 167。= = 34 1 0 M Pa 8 0 M Pa50CDs180。 33 拉伸與壓縮時(shí)的強(qiáng)度計(jì)算 167。 34 連接件的剪切與擠壓 167。 34 連接件的剪切與擠壓 剪切實(shí)例 F F 167。 34 連接件的剪切與擠壓 剪切面： 發(fā)生相對(duì)錯(cuò)動(dòng)的截面。（ 點(diǎn)擊觀看動(dòng)畫 ） 用截面法，可求得剪切面上的內(nèi)力，即 剪力 FS 0xF ?? SFF?167。切應(yīng)力在剪切面上的實(shí)際分布規(guī)律比較復(fù)雜，工程上通常采用 實(shí)用計(jì)算法 :假設(shè)剪力在剪切面上是均勻分布的 。 作用于擠壓面上的力稱為 擠壓力 ，用 Fbs表示，擠壓力與擠壓面相互垂直。擠壓應(yīng)力： bsbsbsFA? ?Abc是擠壓面在垂直于擠壓力之平面上的投影面積 ,名義擠壓應(yīng)力如圖所示 。 34 連接件的剪切與擠壓 當(dāng)接觸面為近似半圓柱側(cè)面時(shí)，圓柱形接觸面中點(diǎn)的擠壓應(yīng)力最大。 34 連接件的剪切與擠壓 橫截面 mn、 pq 上 有作用力 FS —— 象剪刀一樣，試圖把螺栓從該 截面 處剪開 稱為剪力 (Shear force)，引起切應(yīng)力（ Shear stress) 桿段 ①、②、③ 受到被聯(lián)接構(gòu)件的擠壓（ Bearing) 引起擠壓應(yīng)力（ Bearing stress) 。螺栓與鋼板在相互接觸面上因擠壓而使連接松動(dòng)； 擠壓破壞實(shí)例 (3)鋼板拉斷 :鋼板在受螺栓孔削弱的截面處被拉斷。 解（ 1）求剪力和擠壓力 螺栓的破壞可能沿 mm截面被剪斷及與鋼板孔壁間的擠壓變形 ,由截面法可求得 S bs 28kNF F F? ? ?（ 2）按剪切強(qiáng)度條件設(shè)計(jì)螺栓直徑 d ? ?2S4FdA ???? ? ?3S4 4 2 8 1 0 1 9 m m100Fd? ? ???? ? ??167。已知軸的直徑 d=70mm，鍵的尺寸為 b=20mm,h=12mm,l =100mm，傳遞的轉(zhuǎn)矩 M= 167。 。 34 連接件的剪切與擠壓 （ 2）求內(nèi)力。 再按擠壓強(qiáng)度條件設(shè)計(jì)螺栓直徑 167。 167。 34 連接件的剪切與擠壓 167。 34 連接件的剪切與擠壓 S b s 4FFF??3S22S1 1 0 1 0 M Pa 1 3 6 .8 M Pa [ ]3 .1 4 1 6F FAd????? ? ? ? ??3bsb s b sbs1 1 0 1 0 M Pa 1 7 1 . 9 M Pa [ ]4 4 1 0 1 6F FA td???? ? ? ? ???(3)鋼板的 22和 33面為危險(xiǎn)面 綜上，接頭安全。 167。 縱向線 ——傾斜了同一個(gè)角度，小方格變成了平行四邊形。 3－ 5 圓軸的扭轉(zhuǎn) —扭轉(zhuǎn)截面系數(shù) （抗扭截面系數(shù)），單位為 mm3或 m3。若二軸截面尺寸不同，其扭矩圖相同否 ? 若二軸材料不同、截面尺寸相同，各段應(yīng)力是否相同？ 167。 167。 3－ 6 直梁的彎曲及組合變形 BFBF純彎曲梁的變形： 二、純彎曲時(shí)梁橫截面上的正應(yīng)力 取具有縱向?qū)ΨQ面的等直梁（如矩形截面梁），在其表面畫上縱線和及橫線，在梁兩端縱向?qū)ΨQ面內(nèi)施加一對(duì)大小相等、方向相反的力偶，對(duì)梁作純彎曲變形試驗(yàn)。 167。 結(jié)論： ③ 梁橫截面上只有正應(yīng)力，沒有切應(yīng)力。 3－ 6 直梁的彎曲及組合變形 梁純彎曲變形時(shí)，橫截面上中性軸一側(cè)為拉應(yīng)力，另一側(cè)為壓應(yīng)力，其大小沿截面高度線性分布，各點(diǎn)的正應(yīng)力 ? 的大小與該點(diǎn)到中性軸的距離 y成正比；距中性軸最遠(yuǎn)的上下邊緣處，分別有最大拉應(yīng)力和最大壓應(yīng)力；截面上距中性軸等距離的各點(diǎn)正應(yīng)力相等，中性軸上各點(diǎn)的正應(yīng)力為零。 167。 167。 ? ?m a xm a x ()4ZzM F G lWW???? ? ?364 [ ] 4 1 4 0 1 4 3 0 1 0 1 0( 1 5 ) k N 6 1 . 3 k N1 0 . 5zWFGl? ?? ? ? ?? ? ? ? ?故梁能承受的最大載荷為 F=。 四、 提高梁彎曲強(qiáng)度的主要措施 提高梁的強(qiáng)度 167。因此這三種截面的合理順序是：①工字形與槽形截面 ②矩形截面， ③圓形截面。 167。 x ][][)()(??FxxMxW ??][6)(?bFxxh ?如圖所示的懸臂梁 167。（ 點(diǎn)擊觀看動(dòng)畫 ） 一、交變應(yīng)力的概念 yo??zkd1234yd ) ?tomax?min?1t 2t 3t 4t一個(gè)應(yīng)力循環(huán) e ) 167。 如一簡(jiǎn)支梁在梁中間部分固接一電動(dòng)機(jī) ,由于電動(dòng)機(jī)的重力作用產(chǎn)生靜彎曲變形 ,當(dāng)電動(dòng)機(jī)工作時(shí) ,由于轉(zhuǎn)子的偏心而引起離心慣性力。 O ? t 在拉、壓或彎曲交變應(yīng)力下 ??ma xmi n?r在扭轉(zhuǎn)交變應(yīng)力下 ??ma xmi n?r? max ? min 最小應(yīng)力和最大應(yīng)力的比值稱為循環(huán)特征，用 r 表示 。 3－ 7 交變應(yīng)力與疲勞失效 最大應(yīng)力和最小應(yīng)力的差值的二分之一 ,稱為交變應(yīng)力的 應(yīng)力幅，用 σ a 表示 交變應(yīng)力的分類 對(duì)稱循環(huán) 在交變應(yīng)力下若最大應(yīng)力與最小應(yīng)力等值而反號(hào) . O ?max ?min ? t ?min= ?max或 ?min= ?max 1ma xmi n ?????rr= 1 時(shí)的交變應(yīng)力 ,稱為對(duì)稱循環(huán)交變應(yīng)力 。 0ma xmi n ????r2ma xma??? ??O ?max ?min=0 ? t 167。 若將靜應(yīng)力視作交變應(yīng)力的一種特例 ,則其循環(huán)特征 1??ra 0? ?ma xm ?? ??tom a xm in ?? ?167。 （ 3）斷口表面可明顯區(qū)分為光滑區(qū)與粗糙區(qū)兩部分。 167。 3－ 7 交變應(yīng)力與疲勞失效 ?材料持久極限（疲勞極限） 實(shí)驗(yàn)證明，在交變載荷作用下，構(gòu)件內(nèi)應(yīng)力的最大值（絕對(duì)值）如果不超過(guò)某一極限，則此構(gòu)件可以經(jīng)歷無(wú)數(shù)次循環(huán)而不破壞，我們把這個(gè)應(yīng)力的極限值稱為 持久極限 。 3－ 7 交變應(yīng)力與疲勞失效 三、 材料持久極限及影響因素 疲勞曲線 ：取數(shù)根標(biāo)準(zhǔn)鋼料試件分別加放不同大小的對(duì)稱循環(huán)載荷，在疲勞試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行彎曲試驗(yàn)，記錄下最大應(yīng)力和斷裂時(shí)的循環(huán)次數(shù) N，得到的疲勞曲線如圖所示。 167。例如對(duì)構(gòu)件中最大應(yīng)力所在的表面進(jìn)行熱處理或化學(xué)處理（高頻淬火、氮化、滲碳和氰化等），或?qū)Ρ砻鎸佑脻L壓、噴丸等冷加工方法，都可以提高構(gòu)件的持久極限。 3－ 7 交變應(yīng)力與疲勞失效