【正文】 材 料 力 學(xué) 第 89頁(yè) / 共 127頁(yè) Ⅲ . 其他金屬材料在拉伸時(shí)的力學(xué)性能 第二章 軸向拉伸和壓縮 材 料 力 學(xué) 第 90頁(yè) / 共 127頁(yè) 由 s－ ?曲線可見： 第二章 軸向拉伸和壓縮 材料 錳鋼 強(qiáng)鋁 退火球墨鑄鐵 彈性階段 √ √ √ 屈服階段 強(qiáng)化階段 √ √ √ 局部變形階段 √ √ 伸長(zhǎng)率 %5? %5? %5? 材 料 力 學(xué) 第 91頁(yè) / 共 127頁(yè) 塑性材料 工程當(dāng)中， 通常把伸長(zhǎng)率 ? ?5%的材料稱為塑性材料 。 （ 1） 對(duì)于有屈服階段的塑性材料 ，常取 屈服應(yīng)力作為屈服強(qiáng)度 ，它是 工程設(shè)計(jì)的主要依據(jù) 。 第二章 軸向拉伸和壓縮 材 料 力 學(xué) 第 92頁(yè) / 共 127頁(yè) 確定條件屈服強(qiáng)度的方法 ： 在 ? 軸上取 ％的點(diǎn) ,對(duì)此點(diǎn)作 平行于 s－ ? 曲線的直線段的直線（斜率亦為 E） ,與 s－ ?曲線相交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的應(yīng)力即為 。 下圖為 脆性材料灰口鑄鐵在拉伸時(shí)的 s??曲線。 材 料 力 學(xué) 第 94頁(yè) / 共 127頁(yè) 衡量脆性材料拉伸時(shí)的唯一強(qiáng)度指標(biāo)：強(qiáng)度極限 sb sb基本上就是試樣拉斷時(shí)橫截面上的真實(shí)應(yīng)力。 第二章 軸向拉伸和壓縮 材 料 力 學(xué) 第 95頁(yè) / 共 127頁(yè) 鑄鐵拉伸破壞斷口 第二章 軸向拉伸和壓縮 材 料 力 學(xué) 第 96頁(yè) / 共 127頁(yè) Ⅳ . 金屬材料在壓縮時(shí)的力學(xué)性能 低碳鋼拉、壓時(shí)的屈服極限 ss基本相同 。 材 料 力 學(xué) 第 98頁(yè) / 共 127頁(yè) 鑄鐵壓縮時(shí)的 sb和 ? 均比拉伸時(shí)大得多； 灰口鑄鐵壓縮時(shí)的 s－ ?曲線 第二章 軸向拉伸和壓縮 材 料 力 學(xué) 第 99頁(yè) / 共 127頁(yè) 試樣沿著與橫截面大致成 50176。 的斜截面發(fā)生 錯(cuò)動(dòng)而破壞 。 (2)脆性材料的主要特點(diǎn)： 塑性指標(biāo)較低，抗拉能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于抗壓能力，其強(qiáng)度指標(biāo)只有強(qiáng)度極限 σ b。 試判斷以下結(jié)論哪一個(gè)是正確的： （ A）屈服應(yīng)力提高，彈性模量降低； （ B）屈服應(yīng)力提高，塑性降低； （ C）屈服應(yīng)力不變，彈性模量不變； （ D）屈服應(yīng)力不變，塑性不變。 正確答案是（ ） B B 第二章 軸向拉伸和壓縮 材 料 力 學(xué) 第 103頁(yè) / 共 127頁(yè) 關(guān)于低碳鋼試樣拉伸至屈服時(shí)，有以下結(jié)論，請(qǐng)判斷哪一個(gè)是正確的： （ A）應(yīng)力和塑性變形很快增加，因而認(rèn)為材料失效； （ B）應(yīng)力和塑性變形雖然很快增加，但不意味著材料失效； （ C）應(yīng)力不增加，塑性變形很快增加，因而認(rèn)為材料失效； （ D）應(yīng)力不增加，塑性變形很快增加，但不意味著材料失效。 正確答案是（ ） C 第二章 軸向拉伸和壓縮 材 料 力 學(xué) 第 104頁(yè) / 共 127頁(yè) 低碳鋼加載 → 卸載 → 再加載路徑有以下四種，請(qǐng)判斷哪一個(gè)是正確的： （ A） OAB →BC →COAB ； （ B） OAB →BD →DOAB ； （ C） OAB →BAO→ODB ； （ D） OAB →BD →DB 。 正確答案是（ ） A 第二章 軸向拉伸和壓縮 材 料 力 學(xué) 第 105頁(yè) / 共 127頁(yè) 167。安全因數(shù) ][m ax ss ?第二章 軸向拉伸和壓縮 材 料 力 學(xué) 第 106頁(yè) / 共 127頁(yè) 二、 材料的拉、壓許用應(yīng)力： 一般取材料的極限應(yīng)力的若干分之一作為 許用應(yīng)力 [s]。 塑性材料： ,][][sssnnssss ?? 或脆性材料 ：許用拉應(yīng)力 ，許用壓應(yīng)力bbccbbt ][][ nnssss ??其中， ns—— 對(duì)應(yīng)于屈服極限的 安全因數(shù) 其中， nb—— 對(duì)應(yīng)于拉、壓強(qiáng)度的安全因數(shù) 第二章 軸向拉伸和壓縮 材 料 力 學(xué) 第 107頁(yè) / 共 127頁(yè) 常用材料的許用應(yīng)力約值 (適用于常溫、靜荷載和一般工作條件下的拉桿和壓桿） 材料名稱 牌號(hào) 許用應(yīng)力 /MPa 低碳鋼 低合金鋼 灰口鑄鐵 混凝土 混凝土 紅松（順紋） Q235 16Mn C20 C30 170 230 34－ 54 170 230 160－ 200 7 10 軸向拉伸 軸向壓縮 第二章 軸向拉伸和壓縮 材 料 力 學(xué) 第 108頁(yè) / 共 127頁(yè) 三、 關(guān)于安全因數(shù) n的考慮 (1) 考慮強(qiáng)度條件中一些量的變異。 (2) 考慮強(qiáng)度儲(chǔ)備。 安全因數(shù)的大致范圍：靜荷載下， ~~ bs ?? nn ，第二章 軸向拉伸和壓縮 材 料 力 學(xué) 第 109頁(yè) / 共 127頁(yè) 四、 強(qiáng)度計(jì)算的三種類型 (2) 截面選擇 已知拉 (壓 )桿材料及所受荷載，按強(qiáng)度條件求桿件橫截面面積或尺寸 (誤差值限定在 5%之內(nèi) )。 FN,max=A[s] ，由 FN,max計(jì)算相應(yīng)的荷載。[m a x ss ? 材 料 力 學(xué) 第 110頁(yè) / 共 127頁(yè) 例題 29 試選擇計(jì)算簡(jiǎn)圖 (a)所示桁架的鋼拉桿 DI的直徑 d。 第二章 軸向拉伸和壓縮 材 料 力 學(xué) 第 111頁(yè) / 共 127頁(yè) 2. 求所需橫截面面積并求鋼拉桿所需直徑 由于圓鋼的最小直徑為 10 mm，故鋼拉桿 DI采用 ?10圓鋼。兩種型鋼的材料均為 Q235鋼， [s]=170 MPa。 第二章 軸向拉伸和壓縮 材 料 力 學(xué) 第 113頁(yè) / 共 127頁(yè) 解 : 1. 根據(jù)結(jié)點(diǎn) A 的受力圖 (圖 b)，得平衡方程： 030s i n 0030c o s 0N1N1N2????????FFFFFFyx??FF 21N ? (拉 ) （壓） FF 7 3 2N ?第二章 軸向拉伸和壓縮 解得 材 料 力 學(xué) 第 114頁(yè) / 共 127頁(yè) 2. 計(jì)算各桿的許可軸力 先由型鋼表查出相應(yīng)等邊角鋼和工字鋼的橫截面面積，再乘以 2得 由強(qiáng)度條件 得各桿的許可軸力： ][N ss ??AF)mm28 60()M P a170(][)mm21 72()M P a170(][322N321N??????????FF221 mm1 7 222)mm0 8 61( ???A桿 AC的橫截面面積 222 mm8 6 022)mm4 3 01( ???A桿 AB的橫截面面積 第二章 軸向拉伸和壓縮 材 料 力 學(xué) 第 115頁(yè) / 共 127頁(yè) 3. 求三角架的許可荷載 先按每根桿的許可軸力求各自相應(yīng)的許可荷載： ][][ 1N1 ??? FF ][][ N22 ??? FF該三角架的許可荷載應(yīng)是 [F1] 和 [F2]中的小者，所以 8 4][ ?F第二章 軸向拉伸和壓縮 材 料 力 學(xué) 第 116頁(yè) / 共 127頁(yè) 167。 第二章 軸向拉伸和壓縮 材 料 力 學(xué) 第 117頁(yè) / 共 127頁(yè) 應(yīng)力集中程度： 可用最大局部應(yīng)力 smax與該截面上名義應(yīng)力 snom之比表示，即 nomm a xt sss ?K最大局部應(yīng)力 smax： 借助于彈性理論、計(jì)算力學(xué)或?qū)嶒?yàn)應(yīng)力分析的方法求解。名義應(yīng)力 snom為截面突變的橫截面上 smax作用點(diǎn)處按不考慮應(yīng)力集中時(shí)得出的應(yīng)力 (對(duì)于軸向拉壓的情況即為橫截面上的平均應(yīng)力 )。 第二章 軸向拉伸和壓縮 材 料 力 學(xué) 第 118頁(yè) / 共 127頁(yè) 應(yīng)力集中對(duì)強(qiáng)度的影響： 塑性材料制成的桿件受靜荷載情況下： (2) 荷載增大進(jìn) 入屈服階段 (3) 極限荷載 jsu AF ?? s第二章 軸向拉伸和壓縮 (1) 開始施加 荷載 材 料 力 學(xué) 第 119頁(yè) / 共 127頁(yè) (b) 但是，均勻的 脆性材料 或 塑性差 的材料 (如高強(qiáng)度鋼 )制成的桿件即使受靜荷載時(shí)要 考慮應(yīng)力集中 的影響。 （ a） 塑性材料制成的桿件受靜荷載 時(shí)，通?？刹豢紤]應(yīng)力集