【正文】 第二章 軸向拉伸和壓縮 應(yīng)力集中對強(qiáng)度的影響： 。 (c) 非均勻的脆性材料 ，如鑄鐵，因其本身就存在氣孔等引起應(yīng)力集中的內(nèi)部因素，故 可不考慮 外部因素引起的應(yīng)力集中。 具有小孔的均勻受拉平板， Kts≈3。 其中 Kts稱為 理論應(yīng)力集中因數(shù)， 其 下標(biāo) ts表示對應(yīng)于正應(yīng)力的理論應(yīng)力集中因數(shù)。 28 應(yīng)力集中的概念 應(yīng)力集中 （ stress concentration）： 由于桿件橫截面驟然變化而引起的應(yīng)力局部驟然增大。試求許可荷載 [F]。 )(π4π4Pa1012 0N108][3262693N???????????????AdFAs解 :1. 列出圖中 (b)所示分離體的平衡方程 kN82N ?? FF第二章 軸向拉伸和壓縮 0?? AM合力偶矩 036 ???? mFmFN即： 得拉桿軸力： 材 料 力 學(xué) 第 112頁 / 共 127頁 例題 210 圖中 (a)所示三角架 (計算簡圖 )，桿 AC由兩根 80 mm ? 80 mm?7 mm等邊角鋼 組成，桿 AB由兩根 10號 工字鋼 組成。已知： F =16 kN， [s]=120 MPa。 ][m a x,Nm a x ss ?? AF][m a x,NsFA ?第二章 軸向拉伸和壓縮 (1) 強(qiáng)度校核 已知拉 (壓 )桿材料、橫截面尺寸及所受荷載，檢驗?zāi)芊駶M足強(qiáng)度條件 對于等截面直桿即為 ]。 (3) 計算許可荷載 已知拉 (壓 )桿材料和橫截面尺寸，按強(qiáng)度條件確定桿所能容許的最大軸力，進(jìn)而計算許可荷載。 計及使用壽命內(nèi)可能遇到意外事故或其它不利情況，也計及構(gòu)件的重要性及破壞的后果。 如極限應(yīng)力 (ss， sb， sbc)的變異，構(gòu)件橫截面尺寸的變異，荷載的變異，以及計算簡圖與實際結(jié)構(gòu)的差異。通常將材料的兩個強(qiáng)度指標(biāo) ss和 sb稱為 極限應(yīng)力 su 。許用應(yīng)力 一、 拉 (壓 )桿的強(qiáng)度條件 強(qiáng)度條件 —— 是保證拉 (壓 )桿在使用壽命內(nèi)不發(fā)生強(qiáng)度破壞的條件，即 其中： smax—— 拉 (壓 )桿的最大工作應(yīng)力， [s]—— 材料拉伸 (壓縮 )時的 許用應(yīng)力 。 27 強(qiáng)度條件 正確答案是（ ） D 關(guān)于材料的力學(xué)一般性能，有如下結(jié)論，請判斷哪一個是正確的： （ A）脆性材料的抗拉能力低于其抗壓能力； （ B）脆性材料的抗拉能力高于其抗壓能力； （ C）塑性材料的抗拉能力高于其抗壓能力； （ D）脆性材料的抗拉能力等于其抗壓能力。 正確答案是（ ） C 關(guān)于 有如下四種論述，請判斷哪一個是正確的 ： （ A）彈性應(yīng)變?yōu)?%時的應(yīng)力值； （ B）總應(yīng)變?yōu)?%時的應(yīng)力值； （ C）塑性應(yīng)變?yōu)?%時的應(yīng)力值； （ D）塑性應(yīng)變?yōu)?。 正確答案是（ ） 低碳鋼材料在拉伸實驗過程中，不發(fā)生明顯的塑性變 形時，承受的最大應(yīng)力應(yīng)當(dāng)小于的數(shù)值，有以下 4種答 案，請判斷哪一個是正確的： （ A）比例極限； （ B）屈服極限； （ C）強(qiáng)度極限； （ D）許用應(yīng)力。 第二章 軸向拉伸和壓縮 材 料 力 學(xué) 第 102頁 / 共 127頁 塑性材料冷作硬化后，材料的力學(xué)性能發(fā)生了變化。 第二章 軸向拉伸和壓縮 鑄鐵壓縮破壞斷口： 鑄鐵壓縮破壞 材 料 力 學(xué) 第 100頁 / 共 127頁 塑性材料和脆性材料的主要區(qū)別： (1)塑性材料的主要特點： 塑性指標(biāo)較高，抗拉斷和承受沖擊能力較好，其強(qiáng)度指標(biāo)主要是屈服強(qiáng)度 σ s，且拉壓時具有同值。 － 55176。 低碳鋼壓縮時 s??的曲線 第二章 軸向拉伸和壓縮 材 料 力 學(xué) 第 97頁 / 共 127頁 低碳鋼材料軸向壓縮時的試驗現(xiàn)象 第二章 軸向拉伸和壓縮 壓縮時由于橫截面面積不斷增加，試樣橫截面上的應(yīng)力很難達(dá)到材料的強(qiáng)度極限，因而 不會發(fā)生頸縮和斷裂。因其斷裂時，其橫截面面積縮減極其微小。 該曲線從很低的應(yīng)力開始就不是直線，但由于直到拉斷時試樣的變形都非常小，且沒有屈服階段、強(qiáng)化階段和局部變形階段，因此，工程中常取 總應(yīng)變?yōu)?%時的 s??曲線的割線斜率來確定其彈性模量，稱為割線彈性模量。 材 料 力 學(xué) 第 93頁 / 共 127頁 脆性材料 特點：伸長率很小， ? 2%~5% 。 （ 2） 對于沒有屈服階段的塑性材料 ，通常將對應(yīng)于塑性應(yīng)變 ? p= % 時的應(yīng)力定義為 非比例伸長應(yīng)力或條件屈服強(qiáng)度 ，用 。 塑性材料又分為有明顯屈服階段的塑性材料和無明顯屈服階段的塑性材料兩種。 例題 27: 20FF ( / 2 ) MPaAds ?? ? ?40 10LL? ??? ? ?ζ ζp， 位于線彈性階段，服從胡克定律。 （ 已知該低碳鋼的比例極限 σp=200MPa。 第二章 軸向拉伸和壓縮 材 料 力 學(xué) 第 86頁 / 共 127頁 10 0 00100LLL? ???伸長率 δ L0－原始標(biāo)距 L1－拉斷后的標(biāo)距長度 截面收縮率 ψ 01 0 00100AAA? ???A0－試件受力前橫截面原始面積 A1－拉斷后斷口處橫截面面積 常用的塑性指標(biāo) 材 料 力 學(xué) 第 87頁 / 共 127頁 δ10 ： L0/d0=10的標(biāo)準(zhǔn)試件 塑性材料： 伸長率較大： δ10 ≥ 5 % 如鋼、銅、鋁等 例如： Q235（ A3）鋼， δ10=20~30% 脆性材料： 伸長率較?。? δ10 5% 如鑄鐵、石料、玻璃等 例如：鑄鐵， δ10≈ % 塑性與脆性材料 材 料 力 學(xué) 第 88頁 / 共 127頁 某低碳鋼拉伸試樣 ， 其直徑 d=10mm， 工作段長度L0=100mm。 (2) 低碳鋼的 強(qiáng)度極限 sb是試樣拉伸時 最大的名義應(yīng)力 ，并非斷裂時的應(yīng)力 。 頸縮階段： DE 材 料 力 學(xué) 第 84頁 / 共 127頁 低碳鋼 s－ ?曲線上的幾個特征點及其含義： 比例極限 sp： 材料處于線彈性范圍 彈性極限 se 屈服極限 ss： 開始發(fā)生顯著塑形變形 強(qiáng)度極限 sb： 材料最大的抗拉能力 Q235鋼的主要強(qiáng)度指標(biāo)： ss = 240 MPa， sb = 390 MPa 第二章 軸向拉伸和壓縮 對低碳鋼而言， 屈服極限 ss和 強(qiáng)度極限 sb是衡量 材料強(qiáng)度 的兩個 重要指標(biāo) 。 屈服階段 : B’C ： 屈服極限 材 料 力 學(xué) 第 82頁 / 共 127頁 屈服終止，材料強(qiáng)化， 絕大部分為塑形變形。 晶體滑移線 與軸線成 45186。此時 應(yīng)力 s和應(yīng)變 ? 均為名義上的 。 材 料 力 學(xué) 第 74頁 / 共 127頁 (4) 階段 Ⅳ ——局部變形階段 第二章 軸向拉伸和壓縮 試樣拉伸到一定程度后，荷載反而下降，試樣上出現(xiàn)局部收縮 —— 頸縮 ，并導(dǎo)致斷裂。 第二章 軸向拉伸和壓縮 材 料 力 學(xué) 第 73頁 / 共 127頁 加載至強(qiáng)化階段， 卸載后立即再加載， 試樣重新受拉時 在線彈性范圍內(nèi)所能承受的最大荷載將增大，而其斷裂前所能產(chǎn)生的塑性變形則減小，該現(xiàn)象稱 冷作硬化現(xiàn)象 。 材 料 力 學(xué) 第 72頁 / 共 127頁 強(qiáng)化階段中的卸載及再加載 ——規(guī)律： （ 1）若在強(qiáng)化階段卸載，則 卸載過程中 F－ Δl 的 關(guān)系為直線 ,該直線 bc與彈性階段的 oa直線幾乎平行，此規(guī)律稱卸載規(guī)律 ?？傋冃瘟枯^彈性變形階段較大。 ?st ? 2s in2 0?第二章 軸向拉伸和壓縮 材 料 力 學(xué) 第 71頁 / 共 127頁 (3) 階段 Ⅲ ——強(qiáng)化階段 第二章 軸向拉伸和壓縮 由于材料在塑性變形過程中不斷強(qiáng)化，材料的抗力不斷增加。 45176。 此階段產(chǎn)生的變形 是不可恢復(fù)的所謂 塑性變形； 在拋光的試樣表面上 可見 大約與軸線成 45176。 壓縮試樣 圓截面短柱 (用于測試金屬材料的力學(xué)性能 ) 3~1?dl正方形截面短柱 (用于測試非金屬材料的力學(xué)性能 ) 3~1?bl第二章 軸向拉伸和壓縮 材 料 力 學(xué) 第 63頁 / 共 127頁 萬能試驗機(jī) 材 料 力 學(xué) 第 65頁 / 共 127頁 （萬能試驗機(jī)和變形儀） 第二章 軸向拉伸和壓縮 材 料 力 學(xué) 第 66頁 / 共 127頁 實驗裝置的構(gòu)造及其原理圖 第二章 軸向拉伸和壓縮 材 料 力 學(xué) 第 67頁 / 共 127頁 Ⅱ . 低碳鋼試樣的拉伸圖及低碳鋼的力學(xué)性能 拉伸圖 縱坐標(biāo) ——試樣承受的荷載 F(也稱為抗力 ) 橫坐標(biāo) ——試樣工作段的伸長量 第二章 軸向拉伸和壓縮