[工學]第二章軸向拉壓應力與材料的力學性能(編輯修改稿)
2025-03-16 06:01 本頁面
【文章內容簡介】 b??o??167。 材料拉伸時的力學性能 局部徑縮階段 ef ??oABcef?P?e? s?b?目 錄 經過強度極限后，試樣的某一局部顯著收縮 ,產生頸縮 .當出現頸縮后 ,使試樣繼續(xù)變形所需要的拉力減小 ,相應的曲線呈下降 ,最終在頸縮處斷裂 . 在拉伸階段 ,材料經歷了線性 ,屈服 ,硬化與頸縮四個階段 ,存在三個特征點 ,相應的應力依次為比例極限 ,屈服應力和強度極限 . 167。 材料拉伸時的力學性能 卸載與再加載規(guī)律 ??oABDE?P?e? s?b?在 OB階段，如果停止加載，并逐漸卸載，則卸載過程應力與應變仍保持正比關系，并沿直線 BO回到 O點。變形完全消失（彈性變形）。 B點：使材料發(fā)生彈性變形的最大正應力，稱為材料的彈性極限。 目 錄 e? ?? 彈 性 極 限一般金屬材料，彈性極限與比例極限非常接近，常常認為比例極限等于彈性極限，并稱線性階段為線彈性階段。 167。 材料拉伸時的力學性能 卸載與再加載規(guī)律 ??oABDE?P?e? s?b?C1O 2O hf?在超過彈性極限后，例如在硬化階段 C點逐漸減小載荷，則卸載過程曲線為CO1，線段 O1O2表示隨卸載而消失的應變（彈性應變），而線段 OO1則表示應力減小至零時殘留的應變，即塑性應變（殘余應變）。 目 錄 167。 材料拉伸時的力學性能 冷作硬化 ??oABDE?P?e? s?b?C1O 2O hf?目 錄 如果卸載至 O1點后立即重新加載，則加載時曲線沿O1C變化，過 C點后仍沿原曲線 CDE變化。意味著比例極限提高，而斷裂時的殘余變形則減小。由于預加塑性變形，使材料的比例極限提高的現象，稱為冷作硬化 。 167。 材料拉伸時的力學性能 延伸率 為塑性材料 低碳鋼的 %3020 —?? %60?? 為塑性材料 目 錄 材料的塑性 材料斷裂時的殘余變形最大。材料能經受較大塑性變形而不破壞的能力，稱為材料的 塑性 或 延性 。 %5??設斷裂時試驗段的殘余變形為 0l?%0 100ll? ???而試驗段斷裂后的橫截面面積與橫截面原面積之比： %1 100AAA? ???斷面收縮率 兩個塑性指標 : 則其與原長 l 之比： 167。 材料拉伸時的力學性能 四 其它材料拉伸時的力學性質 對于沒有明顯屈服階段的塑性材料，用名義屈服極限 σ 表示。 o??%?目 錄 167。 材料拉伸時的力學性能 o??bt? 對于脆性材料（鑄鐵），拉伸時的應力應變曲線為微彎的曲線，沒有屈服和頸縮現象，試件突然拉斷。斷后伸長率約為 %。為典型的脆性材料。 σbt—拉伸強度極限（約為 140MPa）。它是衡量脆性材料（鑄鐵）拉伸的唯一強度指標。 目 錄 167。 應力集中概念 常見的油孔、溝槽等均有構件尺寸突變，突變處將產生應力集中現象。即 m a xnK ???應力集中因數 目 錄 由于截面急劇變化所引起的應力局部增大現象，稱為 應力集中 。 ()nFbd? ?? ?名義應力 max? 最大局部應力 167。 應力集中概念 形狀尺寸的影響： 材料的影響： 應力集中對塑性材料的影響不大； 應力集中對脆性材料的影響嚴重，應特別注意。 目 錄 尺寸變化越急劇、角越尖、孔越小，應力集中的程度越嚴重。 交變載荷的影響： 應力集中會促使疲勞裂紋的形成與擴展，因而對構件（無論是塑性還是脆性材料）的疲勞強度影響極大。因此在工程設計中，要特別注意減小構件的應力集中。 167。 許用應力與強度條件 一 、失效與許用應力 目 錄 正應力達到屈服應力時，產生屈服或顯著的塑性變形（不可恢復）；正應力達到強度極限時，斷裂。以上兩種現象，均不能使構件正常工作。因此，構件的失效形式：斷裂 、 屈服 。 將強度極限與屈服應力統(tǒng)稱為材料的極限應力 。 u?脆性材料：無明顯的屈服現象，強度極限作為極限應力； 塑性材料：先屈服后斷裂，以屈服應力作為極限應力。 167。 許用應力與強度條件 工作應力： 根據分析計算所得構件的應力 。 目 錄 理想情況下，可使工作應力等于極限應力，但實際不能如此，原因如下： 作用在構件上的外力常常估計不準確； 構件的外形和所受外力往往比較復雜，計算所得應力不準確； 實際材料的組成與品質存在差異，不能保證與標準試樣具有完全相同的力學性能。 因此，構件的實際工作條件比理想的要偏于不安全，且為確保安全，構件需具有一定的強度儲備。 167。 許用應力與強度條件 許用應力： 工作應力的最大容許值。必須低于極限應力。 目 錄 n —安全因數 —許用應力 ? ??? ? un?? ?167。 許用應力與強度條件 一 、失效與許用應力 工作應力 AFN??? ???? ?? nu極限應力 塑性材料 脆性材料 ）（ ??? ?）（ bcbtu ??? ??塑性材料的許用應力 ? ??????????spssnn???? 脆性材料的許用應力 ? ? ?????????bbcbbtnn???目 錄 n —安全因數 —許用應力 ? ??167。 許用應力與強度條件 二 、拉壓桿的強度條件 ? ?m a x m a x()NFA????? ??? ?? AF Nm a x根據強度條件，可以解決三類強度計算問題 強度校核： ? ??NFA ?設計截面： ? ??AF N ?確定許可載荷： 目 錄 167。 許用應力與強度條件 例題 目 錄 已知 A1= 200 mm2， A2= 500mm2 ， A3= 600mm2
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