工程力学16 轴向拉伸与压缩杆的变形
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第六节 杆件的强度计算由内力图可直观地判断出等直杆内力最大值所发生的截面,称为危险截面,危险截面上应力值最大的点称为危险点。
为了保证构件有足够的强度,其危险点的有关应力需满足对应的强度条件。
一、正应力与切应力强度条件轴向拉(压)杆中的任一点均处于单向应力状态。
塑性及脆性材料的极限应力u σ分别为屈服极限s σ(或2.0σ)和强度极限b σ,则材料在单向应力状态下的破坏条件为u σσ= 材料的许用拉(压)应力[]nuσσ=,则单向应力状态下的正应力强度条件为[]σσ≤ (6-24)同理可得,材料在纯剪切应力状态下的切应力强度条件[]ττ≤ (6-25)二、正应力强度计算由式(6-1)和(6-25)得,拉(压)杆的正应力强度条件为[]σσ≤=AN maxmax (6-26) 由式(6-1)和(6-25)得,梁弯曲的正应力强度条件为[]σσ≤=zW M maxmax (6-27) 应用强度条件可进行强度校核、设计截面、确定许可载荷等三方面的强度计算。
例6-7 如图6-29(a)所示托架,AB 为圆钢杆2.3=d cm ,BC 为正方形木杆a=14cm 。
杆端均用铰链连接。
在结点B 作用一载荷P=60kN 。
已知钢的许用应力[]σ=140MPa 。
木材的许用拉、压应力分别为[]t σ=8MPa ,[]5.3=c σMpa ,试求:(1)校核托架能否正常工作。
(2)为保证托架安全工作,最大许可载荷为多大;(3)如果要求载荷P=60kN 不变,应如何修改钢杆和木杆的截面尺寸。
解 (1)校核托架强度 如图6-29(b)。
图6-29由 0=∑Y ,0sin 1=-P P α解得 100c s c 1==αP P kN 由 0=∑X ,0cos 21=+-P P α 解得 80cos 12==αP P kN杆AB 、BC 的轴力分别为10011==P N kN, 8022-=-=P N kN ,即杆BC 受压、轴力负号不参与运算。
轴向拉伸与压缩的名词解释引言:轴向拉伸与压缩是物理学领域中常见的概念,用于描述物体在力的作用下的变形情况。
本文将对轴向拉伸与压缩进行详细的解释与探讨。
一、轴向拉伸轴向拉伸是指物体在受到拉力作用下沿着其长度方向发生的变形现象。
当外力作用于物体的两端,并朝外拉伸时,物体会在轴向上发生拉伸。
拉伸的大小可以通过物体的伸长率来衡量,伸长率定义为单位长度的伸长与初始长度之比。
轴向拉伸现象广泛应用于工程领域,例如建筑中的钢筋,拉伸试验中的拉力传感器等。
钢筋在混凝土中起到增强材料的作用,能够抵抗建筑物的拉力。
而拉力传感器则是一种能够测量外力大小的传感器,利用了材料的拉伸特性。
二、轴向压缩轴向压缩是指物体在受到压力作用下沿着其长度方向发生的变形现象。
当外力作用于物体的两端,并朝内压缩时,物体会在轴向上发生压缩。
压缩的大小可以通过物体的压缩率来衡量,压缩率定义为单位长度的压缩与初始长度之比。
轴向压缩现象同样广泛应用于工程领域。
例如,桥梁中的墩柱、压缩试验中的压力传感器等。
墩柱是承受桥梁重力和交通荷载的重要结构部件,压缩试验中的压力传感器则是能够测量外力大小的传感器,利用了材料的压缩特性。
三、轴向拉伸与压缩的应用轴向拉伸与压缩的应用十分丰富,不仅在工程领域中有广泛应用,在其他领域中也有其独特的应用价值。
1. 材料科学:轴向拉伸与压缩是材料性能研究的重要手段。
通过对材料在拉伸和压缩条件下的变形进行测试,可以获得材料的各种力学性能参数,例如抗拉强度、抗压强度等。
这对材料的设计和应用具有重要的指导意义。
2. 生物医学:轴向拉伸与压缩在生物医学研究中具有重要的作用。
例如,在骨骼生物力学研究中,可以通过对骨骼的拉伸和压缩测试,了解骨骼力学特性并分析疾病的发生机制。
3. 电子工程:轴向拉伸与压缩的特性也可以应用于电子工程领域。
例如,电子产品中常使用弹性材料来保护内部电路。
这些材料可以在外力作用下发生轴向拉伸或压缩,起到减缓冲击力的作用。