材料的屈服强度(刚度)与各种应力的关系
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钢材的屈服强度、抗拉强度、延伸率、冲击功的关系什么是的屈服强度和抗拉强度。
所以,抗拉极限载荷与实验材料的截⾯积之⽐,就是抗拉强度。
抗拉强度是材料单位⾯积上所能承受外⼒作⽤的极限。
超过这个极限,材料将被解离性破坏。
弹性材料在受到恒定持续增⼤的外⼒作⽤下,直到断裂。
究竟发⽣了怎样的变化呢?⾸先,材料在外⼒作⽤下,发⽣弹性形变,遵循胡克定律。
什么叫弹性形变呢?就是外⼒消除,材料会恢复原来的尺⼨和形状。
当外⼒继续增⼤,到⼀定的数值之后,材料会进⼊塑性形变期。
材料⼀旦进⼊塑性形变,当外⼒,材料的原尺⼨和形状不可恢复!⽽这个造成两种形变的的临界点的强度,就是材料的屈服强度!对应施加的拉⼒⽽⾔,这个临界点的拉⼒值,叫屈服点。
从晶体⾓度来说,只有拉⼒超过屈服点,材料的晶体结合才开始被破坏!材料的破坏,是从屈服点就已经开始,⽽不是从断裂的时候开始的!但我要说的是不管哪个强度,只拿⼀个来说事,都不能说明这种材料安全与否或者结实与否!咱们这⾥就说钢材吧,别的不说了。
关于屈服强度和抗拉强度还有⼀个参数,可能知道的⼈不多,它究竟起什么左右,可能知道的⼈更少。
这个参数就是屈强⽐!屈强⽐就是屈服强度和抗拉强度的⽐值。
范围是0~1之间。
屈强⽐是衡量钢材脆性的指标之⼀。
屈强⽐越⼤,表明钢材屈服强度和抗拉强度的差值越⼩,钢材的塑性越差,脆性就越⼤!为什么这样说呢,这⾥要引进⼀个新的指标——延伸率。
通俗⼀点说就是钢材被拉断后,和原来⽐,伸长了多少。
这是检验钢材塑性好坏的⼀个重要指标。
这个数值越⼤,表明钢材的延展性越好。
上⾯我说了,当钢材拉伸超过屈服点之后,这个时候的钢材已经不可能恢复原来的尺⼨,⼀直到断裂,钢材都在不断的被拉长。
屈强⽐越⼤,屈服强度和抗拉强度的差值越⼩,那么在的加荷速率不变的情况下,钢材被拉长的时间就越短,那么延伸率就越低。
有点罗嗦了!下⾯进⼊正题!根据能量守恒定律,能量只能转换或者传递。
当钢材被拉伸的时候,归根结底是能量的转换吸收。
材料力学基础材料力学是研究材料在外力作用下的变形、破坏和性能的一门学科。
它是材料科学的重要组成部分,对于材料的设计、制备和应用具有重要的指导意义。
本文将介绍材料力学的基础知识,包括应力、应变、弹性模量、屈服强度等内容。
首先,我们来介绍应力和应变的概念。
应力是单位面积上的力,通常用σ表示,其计算公式为F/A,其中F为受力,A为受力面积。
应变是物体长度相对于初始长度的变化量,通常用ε表示,其计算公式为ΔL/L,其中ΔL为长度变化量,L为初始长度。
应力和应变是描述材料在外力作用下的变形情况的重要物理量。
接下来,我们将介绍材料的弹性模量。
弹性模量是描述材料抵抗变形的能力的物理量,通常用E表示。
对于线弹性材料,弹性模量可以通过应力-应变关系来计算,即E=σ/ε。
弹性模量是衡量材料刚度和变形能力的重要参数,不同材料的弹性模量具有很大差异,对于材料的选择和设计具有重要意义。
除了弹性模量,材料的屈服强度也是一个重要的力学性能参数。
屈服强度是材料在受力过程中开始发生塑性变形的应力值,通常用σy表示。
当材料受到的应力超过屈服强度时,材料会发生塑性变形,这对于材料的加工和使用具有重要的影响。
屈服强度是衡量材料抗拉伸能力的重要指标,对于材料的工程应用具有重要意义。
此外,材料的断裂行为也是材料力学研究的重要内容。
材料的断裂行为通常可以通过拉伸试验来研究,通过拉伸试验可以得到材料的断裂应力和断裂应变。
断裂应力和断裂应变是描述材料断裂性能的重要参数,对于材料的设计和评价具有重要意义。
综上所述,材料力学是研究材料在外力作用下的变形、破坏和性能的重要学科,其基础知识包括应力、应变、弹性模量、屈服强度等内容。
这些基础知识对于材料的设计、制备和应用具有重要的指导意义,是材料科学不可或缺的重要组成部分。
希望本文的介绍能够对读者对材料力学有所了解,并对材料科学的学习和研究有所帮助。
屈服强度和屈服应力屈服强度和屈服应力是材料力学中的两个重要概念,它们是描述材料在受力作用下发生塑性变形的关键参数。
本文将详细介绍屈服强度和屈服应力的定义、测量方法、影响因素及其在工程实践中的应用。
一、屈服强度和屈服应力的定义1. 屈服强度屈服强度(yield strength)指材料在受到外力作用下开始发生塑性变形时所承受的最大应力。
也就是说,在这个应力水平下,材料开始出现可见的塑性变形,而不是弹性变形。
通常情况下,材料在达到屈服强度后会出现明显的颜色变化或翘曲等塑性形变。
2. 屈服应力屈服应力(yield stress)指材料在受到外力作用下开始发生塑性变形时所承受的最大应力值与截面积之比。
它是一个比较基本的物理量,反映了材料抵抗外界作用而产生塑性变形时所需要承受的最大内部压缩或拉伸应力。
二、测量方法1. 拉伸试验法拉伸试验法是最常用的测量屈服强度和屈服应力的方法。
这种方法需要将试样置于拉伸机上,通过施加外力使其发生变形,同时记录下载荷与变形量的关系曲线。
在这个曲线上,屈服强度和屈服应力分别对应着第一个明显的拐点。
2. 压缩试验法压缩试验法也可以用来测量材料的屈服强度和屈服应力。
这种方法需要将试样置于压缩机上,并施加逐渐增大的压力。
当材料开始发生塑性变形时,通过记录载荷与位移之间的关系曲线来确定其屈服强度和屈服应力。
三、影响因素1. 材料本身的特性材料本身的特性是影响其屈服强度和屈服应力的重要因素。
不同类型、不同制造工艺、不同热处理状态以及不同成分比例等都会对材料的塑性变形产生影响。
2. 环境温度环境温度也会对材料的塑性变形产生影响。
通常情况下,低温环境下材料的屈服强度和屈服应力会增加,而高温环境下则会减小。
3. 外界应力状态外界应力状态也是影响材料塑性变形的重要因素。
在不同的应力状态下,材料的屈服强度和屈服应力也会有所不同。
四、工程实践中的应用1. 材料选择在工程实践中,选择合适的材料是非常重要的。
拉伸、剪切、挤压、扭转许用应力
剪应力与抗拉强度关系
我们在设计的时候常常取许用剪切应力,在不同的情况下安全系数不同,许用剪切应力就不一样...校核各种许用应力常常与许用拉应力有联系,而许用材料的屈服强度(刚度)与各种应力的关系
一拉伸
钢材的屈服强度与许用拉伸应力的关系
[δ ]= δu/n n为安全系数
二剪切
许用剪应力与许用拉应力的关系
1 对于塑性材料 [τ]=0.6—0.8[δ]
2 对于脆性材料 [τ]=0.8--1.0[δ]
三挤压
许用挤压应力与许用拉应力的关系
1 对于塑性材料 [δj]=1.5—2.5[δ]
2 对于脆性材料 [δj]=0.9—1.5[δ]
注::[σj]=(1.7—2)[σ](部分教科书常用)
四扭转
许用扭转应力与许用拉应力的关系:
1 对于塑性材料 [δn]=0.5—0.6[δ]
2 对于脆性材料 [δn]=0.8—1.0[δ]
轴的扭转变形用每米长的扭转角来衡量。
对于一般传动可取
[υ]=0.5°--/m;对于精密传动,可取[υ]=0.25°—0.5°/M;对于要求不严格的轴,[υ]可大于1°/M计算。
五弯曲
许用弯曲应力与拉应力的关系:
1 对于薄壁型钢一般采用轴向拉伸应力的许用值.
2 对于实心型钢可以略高一点,具体数值可参见有关规范..拉应力与材料的屈服强度有关,。
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;.
剪应力与抗拉强度关系
我们在设计的时候常常取许用剪切应力,在不同的情况下安全系数不同,许用
剪切应力就不一样。
校核各种许用应力常常与许用拉应力有联系,而许用材料的屈服强度(刚度)与各种应力的关系
一.拉伸
钢材的许用拉伸应力[δ]与抗拉强度极限、屈服强度极限的关系;
1.对于塑性材料[δ]=δs/n δs—屈服强度极限
2.对于脆性材料[δ]=δb/n δb—抗拉强度极限
脆性材料:如低碳钢、非淬硬中碳钢、退火球墨铸铁、铜和铝等
二.剪切
许用剪应力与许用拉应力的关系
1.对于塑性材料[τ]=0.6~0.8[δ]
2.对于脆性材料[τ]=0.8~1.0[δ]
三.挤压
许用挤压应力与许用拉应力的关系
1.对于塑性材料[δj]=1.5~
2.5[δ]
2.对于脆性材料[δj]=0.9~1.5[δ]
注[δj]=(1.7~2)[δ](部分教科书常用)
四.扭转
许用扭转应力与许用拉应力的关系:
1.对于塑性材料[δn]=0.5~0.6[δ]
2.对于脆性材料[δn]=0.8~1.0[δ]
轴的扭转变形用每米长的扭转角来衡量。
对于一般传动可取[φ]=0.5°~1°/m;
对于精密传动可取[φ]=0.25°~0.5°/m;
对于要求不严格的轴,可取[φ]可大于1°/m计算。
五.弯曲
许用弯曲应力与拉应力的关系:
1.对于薄壁型钢一般采用轴向拉伸应力的许用值.
2.对于实心型钢可以略高一点,具体数值可参见有关规范..拉应力与材料的屈服强度有关。
许用应力和安全系数在前面我们已经研究了杆内的应力,通过以上几节我们又了解了材料的力学性能,在此基础上我们就可以讨论杆件的强度汁算问题。
先从杆的拉压(单向成力状态)时的强度问题开始研究。
由前面分析,已知杆在拉压时横截面上的应力为/N A σ=,此应力又称工作应力,它是杆件在工作时由载荷所引起的应力。
当杆件的尺寸已给定的情况下,它是随载荷的增大而增长的,但这种工作应力的增长将受到材料力学性能的限制。
如对塑性材料来讲,当杆内应力达到材料的屈服点s σ(或屈服强度0.2σ)时,杆内将发生明显的塑性变形;而对脆性材料来说,当杆件内的应力达到材料的强度极限b σ时,杆将发生破坏。
这些过度的塑性变形(将使另件不能正常工作)和破坏当然是工程上所不允许的。
因此,为了保证杆件在工作时不出现上述两种情况,就必须使杆内的最大正应力max σ低于材料达到此两种情况时的极限应力jxσ值(s σ或b σ),最多只能等于该材料极限应力值jx σ的若干分之一。
这种把材料的极限应力值jxσ除以某一大于1的系数n 而得到的应力值,通常就称为材料的许用应力值。
并用符号[]σ来表示,即[]0/n jx σσ=式中,jxσ为材料的极限应力。
在常温静荷时:对塑性材料jx sσσ=,;对脆性材料,jx bσσ=。
n 为规定的安全系数。
构件安全系数0n 的大小和一系列因素有关,例如和载荷估计的是否精确、材料的性质是否均匀及计算时所作的某些简化等等都有关。
凡构件实际的工作条件和设计时的主观设想不一致而偏于不安全的方面,都要通过安全系数来加以考虑;此外,为了保证构件有足够的强度储备,也要适当地加大安全系数。
尤其是对那些因破坏要造成严重后果的构件,更要加大其安全系数。
安全系数的确定不仅仅是个力学问题,故不赘述。
在一般强度计算中,通常对塑性材料可取0 1.5 2.0n =:;对脆性材可取0 1.5 2.0n =:,甚至更大。
材料的许用应力[]σ确定后,为了保持杆件在拉压时不致因强度不足而破坏,显然只需要杆内的最大工作应力max σ不超过材料在拉(压)时的许用应力[max σ]就可,即只需要满足下列条件:此条件即称为杆在拉(压)时的强度条件。
拉伸、剪切、挤压、扭转许用应力剪应力与抗拉强度关系我们在设计的时候常常取许用剪切应力,在不同的情况下安全系数不同,许用剪切应力就不一样...校核各种许用应力常常与许用拉应力有联系,而许用材料的屈服强度(刚度)与各种应力的关系一拉伸钢材的屈服强度与许用拉伸应力的关系[σ ]= σu/n n为安全系数a.ASME VIII-II, [σ ]=0.67σs二剪切许用剪应力与许用拉应力的关系1 对于塑性材料 [τ]=0.6—0.8[σ]2 对于脆性材料 [τ]=0.8--1.0[σ]三挤压许用挤压应力与许用拉应力的关系1 对于塑性材料 [σj]=1.5—2.5[σ]2 对于脆性材料 [σj]=0.9—1.5[σ]注::[σj]=(1.7—2)[σ](部分教科书常用)四扭转许用扭转应力与许用拉应力的关系:1 对于塑性材料 [σn]=0.5—0.6[σ]a.ASME VIII-II AD132-0.6Sm(Key,shear ring and pin),b.ASME VIII-II AD132-0.8Sm(Sm=0.67σs(circle round of stem )2 对于脆性材料 [σn]=0.8—1.0[σ]轴的扭转变形用每米长的扭转角来衡量。
对于一般传动可取[υ]=0.5°--/m;对于精密传动,可取[υ]=0.25°—0.5°/M;对于要求不严格的轴,[υ]可大于1°/M计算。
五弯曲许用弯曲应力与拉应力的关系:1 对于薄壁型钢一般采用轴向拉伸应力的许用值.2 对于实心型钢可以略高一点,具体数值可参见有关规范..拉应力与材料的屈服强度有关,。
材料的应力分析与变形分析材料的应力分析与变形分析对于工程设计和材料研究具有重要意义。
通过对材料的应力和变形进行分析,可以更好地理解和预测材料在不同条件下的力学行为,为工程设计提供可靠的依据。
本文将对材料的应力分析与变形分析进行探讨。
一、应力分析材料的应力分析是通过施加外力或负荷在材料上产生的内部反应来进行的。
应力是指单位面积上的力,常用符号为σ。
在应力分析中,常见的几种应力包括拉应力、压应力和剪应力。
拉应力是指作用于材料内部单位面积的拉力,通常用F/A表示。
拉应力能够使材料发生伸长变形,当达到一定程度时,材料可能发生拉断。
压应力与拉应力相反,是指作用于材料内部单位面积的压力,常用符号为-σ。
压应力会使材料发生压缩变形,当压应力超过材料的承受能力时,材料可能发生压碎。
剪应力是指作用在材料内部平行面上的力,剪应力使材料发生剪切变形。
剪应力能够使材料内部的相对位移产生,常用符号为τ。
剪应力的大小与作用力的大小和作用面的面积有关,通常用F/A表示。
二、应变分析材料的应变是指材料在外力作用下发生的形变。
与应力一样,应变也可以分为拉应变、压应变和剪应变。
拉应变是指单位长度的伸长量,通常用∆L/L表示。
压应变是指单位长度的压缩量,常用符号为-∆L/L。
剪应变是指材料内部平行面之间的相对位移,剪应变常用符号γ表示。
在材料的应变分析中,常用的参数有伸长应变、膨胀应变和剪切应变。
伸长应变是指材料在拉应力作用下发生的伸长变形,膨胀应变是指材料在压应力作用下发生的膨胀变形,而剪切应变则是指材料在剪应力作用下发生的剪切变形。
三、应力-应变关系材料的应力-应变关系是指材料在外力作用下,其应力和应变之间的关系。
不同材料具有不同的应力-应变关系,其中最为常见的是杨氏模量、屈服强度和断裂强度。
杨氏模量是指材料在弹性变形阶段,应力和应变之间的比值,通常用E表示。
杨氏模量越大,说明材料的刚度越高,其弹性变形能力也越大。
屈服强度是指材料开始发生塑性变形时的应力值,常用符号为σy。
材料屈服强度材料屈服强度是指材料在受力作用下开始发生塑性变形的临界点。
在材料力学中,屈服强度是一个非常重要的参数,它可以用来评估材料的强度和塑性变形能力。
在工程设计和材料选择中,了解材料的屈服强度对于确保结构的安全性和可靠性至关重要。
材料的屈服强度通常是通过拉伸试验来确定的。
在拉伸试验中,材料在受到逐渐增大的拉伸力作用下,会发生从弹性变形到塑性变形的转变,这个转变点就是材料的屈服点。
通过拉伸试验得到的应力-应变曲线可以清晰地显示出材料的屈服点,从而确定材料的屈服强度。
材料的屈服强度受到许多因素的影响,其中包括材料的成分、晶粒结构、工艺处理等。
不同的材料具有不同的屈服强度,例如金属材料通常具有较高的屈服强度,而塑料和橡胶等非金属材料的屈服强度相对较低。
在工程实践中,了解材料的屈服强度对于正确选择材料并合理设计结构至关重要。
如果材料的屈服强度不足,就可能导致结构在受力时发生过度变形甚至破坏,从而带来安全隐患。
因此,在工程设计中需要充分考虑材料的屈服强度,选择合适的材料并合理设计结构,以确保结构的安全可靠。
此外,材料的屈服强度还可以通过合理的工艺处理来提高。
例如金属材料可以通过热处理、冷加工等工艺来提高其屈服强度,从而满足特定工程需求。
因此,在材料加工和制造过程中,需要充分考虑材料的屈服强度特性,采取合适的工艺措施来提高材料的强度和塑性。
总之,材料的屈服强度是一个重要的材料力学参数,它直接影响着材料的强度和塑性变形能力。
在工程设计和材料选择中,需要充分了解材料的屈服强度特性,选择合适的材料并合理设计结构,以确保结构的安全可靠。
同时,在材料加工和制造过程中,也需要考虑材料的屈服强度特性,采取合适的工艺措施来提高材料的强度和塑性,满足特定工程需求。
机械设计中的强度与刚度分析在机械设计中,强度和刚度是两个重要的参数。
强度指的是材料在承受外力时的抗力能力,而刚度则是材料在受到外力作用后的变形程度。
一、强度分析强度分析是机械设计中的重要步骤之一,用以确定材料是否能够承受应力,避免零部件的失效或破坏。
强度分析通常涉及确定材料的极限应力、应力集中因素以及材料的安全系数等。
1. 极限应力极限应力是材料所能承受的最大应力,也被称为抗拉强度或屈服强度。
在机械设计中,根据设计要求和所选材料,需要比较计算得到的应力与材料的极限应力,以确保设计的可靠性和安全性。
2. 应力集中因素应力集中是指由于零部件的几何形状、载荷分布不均等原因,导致应力在某些特定位置集中的现象。
常见的应力集中因素有孔洞、切割缺陷、悬臂等。
在强度分析中,需要通过应力集中因素的计算和评估来减小或消除不利的应力集中情况。
3. 安全系数安全系数是指将实际应力与材料的极限应力进行比较得出的一个参数,用以衡量设计的可靠性。
通常,安全系数越大,设计的可靠性越高。
选择合适的安全系数需要考虑材料的可靠性、使用环境和设计要求等因素。
二、刚度分析刚度分析是机械设计中用于评估零部件变形程度的方法。
刚度反映了材料在受到外力作用后能够保持原有形状和结构的能力。
1. 刚度计算刚度可以通过计算得到,通常使用弹性模量(E)来表示材料的刚度。
弹性模量是一个衡量材料刚度的重要参数,可以通过材料的应力-应变关系得到。
2. 变形分析刚度分析还需要进行变形分析,以确定零部件在实际工作环境下的变形情况。
通过计算和仿真,可以预测材料的变形程度,并且根据需求进行相应的优化设计。
三、强度与刚度的关系强度和刚度在机械设计中是紧密相关的。
强度设计的基础是材料能够承受应力而不产生失效或破坏,而刚度设计则是要求材料在受到外力作用时,保持尽可能小的变形程度。
在实际的机械设计过程中,强度和刚度之间的关系需要综合考虑。
如果只追求强度而忽视刚度,可能会导致设计过于保守,造成资源的浪费。
拉伸、剪切、挤压、扭转许用应力剪应力与抗拉强度关系我们在设计的时候常常取许用剪切应力,在不同的情况下安全系数不同,许用剪切应力就不一样...校核各种许用应力常常与许用拉应力有联系,而许用材料的屈服强度(刚度)与各种应力的关系一拉伸钢材的屈服强度与许用拉伸应力的关系[σ ]= σu/n n为安全系数a.ASME VIII-II, [σ ]=0.67σs二剪切许用剪应力与许用拉应力的关系1 对于塑性材料 [τ]=0.6—0.8[σ]2 对于脆性材料 [τ]=0.8--1.0[σ]三挤压许用挤压应力与许用拉应力的关系1 对于塑性材料 [σj]=1.5—2.5[σ]2 对于脆性材料 [σj]=0.9—1.5[σ]注::[σj]=(1.7—2)[σ](部分教科书常用)四扭转许用扭转应力与许用拉应力的关系:1 对于塑性材料 [σn]=0.5—0.6[σ]a.ASME VIII-II AD132-0.6Sm(Key,shear ring and pin),b.ASME VIII-II AD132-0.8Sm(Sm=0.67σs(circle round of stem )2 对于脆性材料 [σn]=0.8—1.0[σ]轴的扭转变形用每米长的扭转角来衡量。
对于一般传动可取[υ]=0.5°--/m;对于精密传动,可取[υ]=0.25°—0.5°/M;对于要求不严格的轴,[υ]可大于1°/M计算。
五弯曲许用弯曲应力与拉应力的关系:1 对于薄壁型钢一般采用轴向拉伸应力的许用值.2 对于实心型钢可以略高一点,具体数值可参见有关规范..拉应力与材料的屈服强度有关,。
屈服强度与剪切应力的公式
屈服强度与剪切应力是材料力学中两个重要的概念,它们分别描述了金属在受到外力作用时的行为。
本文旨在深入探讨这两个概念的关系,以及相关的公式。
首先,我们需要了解屈服强度和剪切应力的定义。
屈服强度,也称为屈服点或流动应力,是指金属在受到外力作用时开始发生屈服(即应力-应变曲线开始弯曲)的应力值。
而剪切应力则是指材料在受到剪切力作用时,单位面积上所承受的应力。
在材料力学中,屈服强度和剪切应力之间存在一定的关系。
这种关系可以用一系列公式来描述。
其中,最著名的可能是米塞斯(Mises)屈服准则和剪切应力公式。
米塞斯屈服准则认为,当材料的剪切应力达到某一特定值时,材料将开始屈服。
这个特定值与材料的屈服强度有关。
除了米塞斯屈服准则外,还有一些其他的公式可以用来描述屈服强度和剪切应力的关系。
这些公式可能适用于不同的材料和不同的加载条件。
因此,在实际应用中,需要根据具体情况选择适当的公式来描述材料的行为。
总之,屈服强度和剪切应力是材料力学中两个重要的概念,它们之间的关系可以通过一系列公式来描述。
这些公式可以帮助我们更好地理解金属在受到外力作用时的行为,并指导我们在实际工程中合理地选用材料和处理工艺。
剪应力与抗拉强度关系我们在设计的时候常常取许用剪切应力,在不同的情况下安全系数不同,许用剪切应力就不一样。
校核各种许用应力常常与许用拉应力有联系,而许用材料的屈服强度(刚度)与各种应力的关系一■.拉伸钢材的许用拉伸应力[S ]与抗拉强度极限、屈服强度极限的关系;1.对于塑性材料[S ]= S s/n S s—屈服强度极限2.对于脆性材料[S ]=S b/n S b—抗拉强度极限n为安全系数注塑性材料:如淬硬的工具钢、陶瓷等脆性材料:如低碳钢、非淬硬中碳钢、退火球墨铸铁、铜和铝等二•剪切许用剪应力与许用拉应力的关系1•对于塑性材料[T ]=0.6〜0.8[ S ]2.对于脆性材料[T ]=0.8〜1.0[ S ]三•挤压许用挤压应力与许用拉应力的关系1•对于塑性材料[S j]=1.5〜2.5[ S ]2.对于脆性材料[S j]=0.9〜1.5[ S ]注[S j]=(1.7〜2)[ S ](部分教科书常用)四.扭转许用扭转应力与许用拉应力的关系:1.对于塑性材料[S n]=0.5〜0.6[ S ]2.对于脆性材料[S n]=0.8〜1.0[S ]轴的扭转变形用每米长的扭转角来衡量。
对于一般传动可取[© ]=0.5°〜1 ° /m;对于精密传动可取[© ]=0.25。
〜0.5° /m;对于要求不严格的轴,可取冷]可大于1° /m计算。
五•弯曲许用弯曲应力与拉应力的关系:1.对于薄壁型钢一般采用轴向拉伸应力的许用值.2.对于实心型钢可以略高一点,具体数值可参见有关规范••拉应力与材料的屈服强度有关。
剪应力与抗拉强度关系
我们在设计的时候常常取许用剪切应力,在不同的情况下安全系数不同,许用剪切应力就不一样。
校核各种许用应力常常与许用拉应力有联系,而许用材料的屈服强度(刚度)与各种应力的关系
一.拉伸
钢材的许用拉伸应力[δ]与抗拉强度极限、屈服强度极限的关系;
1.对于塑性材料[δ]=δs/n δs—屈服强度极限
2.对于脆性材料[δ]=δb/n δb—抗拉强度极限
脆性材料:如低碳钢、非淬硬中碳钢、退火球墨铸铁、铜和铝等
二.剪切
许用剪应力与许用拉应力的关系
1.对于塑性材料[τ]=~[δ]
2.对于脆性材料[τ]=~[δ]
三.挤压
许用挤压应力与许用拉应力的关系
1.对于塑性材料[δj]=~[δ]
2.对于脆性材料[δj]=~[δ]
注[δj]=~2)[δ](部分教科书常用)
四.扭转
许用扭转应力与许用拉应力的关系:
1.对于塑性材料[δn]=~[δ]
2.对于脆性材料[δn]=~[δ]
轴的扭转变形用每米长的扭转角来衡量。
对于一般传动可取[φ]=°~1°/m;
对于精密传动可取[φ]=°~°/m;
对于要求不严格的轴,可取[φ]可大于1°/m计算。
五.弯曲
许用弯曲应力与拉应力的关系:
1.对于薄壁型钢一般采用轴向拉伸应力的许用值.
2.对于实心型钢可以略高一点,具体数值可参见有关规范..拉应力与材料的屈服强度有关。
材料屈服强度材料屈服强度是材料力学性能的重要指标之一,用于衡量材料在受力过程中的抗变形能力。
它是指材料在受力作用下,继续施加外力后发生塑性变形的能力。
材料屈服强度的大小与材料的组织结构、成分以及外界力的作用方式等因素密切相关。
材料屈服强度的研究对于工程材料的设计和应用具有重要意义。
在材料的选择和设计过程中,了解材料的屈服强度可以帮助工程师选择合适的材料,并确定材料在实际工作条件下的安全性。
材料屈服强度的测试通常通过拉伸试验来进行。
在拉伸试验中,材料试样受到拉力作用,逐渐增大,直到产生塑性变形。
在这个过程中,试样会发生屈服,即开始发生可见的塑性变形。
此时,试样的应力达到屈服强度。
材料屈服强度的大小取决于材料的内在性质和外界力的作用方式。
对于金属材料来说,晶体结构的缺陷和位错的运动是影响屈服强度的重要因素。
晶体结构的缺陷会导致材料的强度下降,而位错的运动则会增加材料的塑性变形能力。
此外,材料的成分也会对屈服强度产生影响。
通常情况下,强度较高的合金材料比纯金属具有更高的屈服强度。
除了金属材料外,非金属材料(如陶瓷、塑料等)也具有屈服强度。
对于陶瓷材料来说,晶界的结构和材料的成分是影响屈服强度的关键因素。
晶界的结构会影响材料的强度和断裂韧性,从而影响屈服强度的大小。
对于塑料材料来说,分子链的结构和交联程度是决定屈服强度的重要因素。
分子链的结构和交联程度越高,塑料的屈服强度越大。
在工程实践中,选择合适的材料并确定其屈服强度是非常重要的。
工程师需要根据具体的工程要求和应用环境来选择合适的材料,并进行详细的材料性能测试。
通过对材料的屈服强度进行研究,可以确保所选材料在实际工作条件下具有足够的安全性和可靠性。
材料屈服强度是材料力学性能的重要指标之一,对于工程材料的设计和应用具有重要意义。
通过研究材料的屈服强度,可以选择合适的材料,并确保其在实际工作条件下具有足够的安全性和可靠性。
材料屈服强度的大小取决于材料的内在性质和外界力的作用方式,对于不同类型的材料而言,影响屈服强度的因素也有所不同。
许用应力和安全系数
在前面我们已经研究了杆内的应力,通过以上几节我们又了解了材料的力学性能,在
此基础上我们就可以讨论杆件的强度汁算问题。
先从杆的拉压(单向成力状态)时的强度问题开始研究。
由前面分析,已知杆在拉压时横截面上的应力为/N A σ=,此应力又称工作应力,它是杆件在工作时由载荷所引起的应力。
当杆件的尺寸已给定的情况下,它是随载荷的增大而增长的,但这种工作应力的增长将受到材料力学性能的限制。
如对塑性材料来讲,当杆内应力达到材料的屈服点
s σ(或屈服强度0.2σ)时,杆内将发生明显的塑性变形;而对脆性材
料来说,当杆件内的应力达到材料的强度极限
b σ时,杆将发生破坏。
这些过度的塑性变
形(将使另件不能正常工作)和破坏当然是工程上所不允许的。
因此,为了保证杆件在工作时不出现上述两种情况,就必须使杆内的最大正应力max σ低于材料达到此两种情况时的极
限应力
jx
σ值(
s σ或b σ),最多只能等于该材料极限应力值jx σ的若干分之一。
这种把材料的极限应力值
jx
σ除以某一大于1的系数
n 而得到的应力值,通常就称为材料的许用应
力值。
并用符号[]σ来表示,即
[]0/n jx σσ=
式中,
jx
σ为材料的极限应力。
在常温静荷时:对塑性材料
jx s
σσ=,;对脆性材料,
jx b
σσ=。
n 为规定的安全系数。
构件安全系数
0n 的大小和一系列因素有关,例如和载荷估计的是否精确、材料的性质是否
均匀及计算时所作的某些简化等等都有关。
凡构件实际的工作条件和设计时的主观设想不一致而偏于不安全的方面,都要通过安全系数来加以考虑;此外,为了保证构件有足够的强度储备,也要适当地加大安全系数。
尤其是对那些因破坏要造成严重后果的构件,更要加大其安全系数。
安全系数的确定不仅仅是个力学问题,故不赘述。
在一般强度计算中,通常对塑性材料可取
0 1.5 2.0
n =:;对脆性材可取
0 1.5 2.0
n =:,甚至更大。
材料的许用应力
[]σ确定后,为了保持杆件在拉压时不致因强度不足而破坏,显然只
需要杆内的最大工作应力max σ不超过材料在拉(压)时的许用应力[max σ]就可,即只需要
满足下列条件:
此条件即称为杆在拉(压)时的强度条件。
由上所述呵见,杆在拉(压)时或材料在单向应力状态时的强度条件为:
这条件实际上是根据实验、由比较杆内的最大正应力max σ和材料许用应力[]σ而得到的,
即它是直接建立在实验基础上的。
梁在弯曲时,其最大正应力
max σ发生在距中性轴最远的上、
下表面处,该处无切应力,
故也是处于单向应力状态。
梁在该处的强度条件常称为梁的正应力条件,即为:
根据强度条件,可解决工程上常遇到的三类强度计算问题:
1)强度校核:若已知构件尺寸及其所承担的载荷和材料的许用应力,即可用强度条件来验算构件是否满足强度要求;
2)截面计算:若已知构件所承担的载荷及材料的许用应力,则可由强度条件确定截面的某些几何性质。
如由式(9-4)或式(9-6)可确定杆的截面面积或杆的抗弯截面系数:
由此可进一步确定其横截面尺寸;
3)许可载荷确定:若已知构件的尺寸及材料的许用应力,则由强度条件可确定构件所承担的最大内力。
如对受护(压)或弯曲的构件来说就有:
根据构件所能承担的内力,就可确定机器或结构的许可载荷。
例9-l 图9-ll 示一桁架,AB 为圆载面钢杆,AC 为方截
面木杆。
在节点A 处受铅垂方向载荷作用。
试确定钢杆的直径d 和木杆截面的边长b。
已知P =50kN,
[]σ钢=160MPa,[]σ木=10MPa。
解: 由节点平衡条件可得:
根据强度条件
钢杆的直径
上式中取等号为经济,故在今后的截面计算中可取等号。
木杆截面的边长
例9-2 铸铁托架(图9-12a),其尺寸如图。
今已知其形心坐标
c
y =52mm ,惯性矩
I =7.637×106mm 4.设铸铁的许用应力[]σ+
=40MPa,[]σ−=120MPa,试按m m :处的截面
尺寸确定其所能承受的最大载荷P 。
解:铸铁的抗拉和抗压的强度不等,故应分别计算截面的抗拉和抗压截面系数。
由强度条件
据拉、压许用应力可得托架所能承担的弯矩分别为:
当求许可的最大载荷时,上式可取等号,即:
所以
故许可的最大载荷是由拉应力所限制,为8.39kN。
由本题的结果
1P <
2
P 可见,为了使铸铁这一类脆性材料得到充分利用,应调节截面尺
寸使中性轴偏向于受拉一侧。
理想的情况是使截面上最大拉应力和最大压应力分别达到材
料的许可拉应力和许可压应力,这时应使:
中性轴的距离。
材料的屈服强度(刚度)与各种应力的关系
在通常的机械设计时候,常常需要考虑材料的强度,但是,又没有见到有专门的行业标准,在下见本坛子里也有讨论,现在把这个问题单独提出来,与大家讨论看看大家在平常的设计中是怎样处理的..
材料的屈服强度(刚度)与各种应力的关系
一拉伸
钢材的屈服强度与许用拉伸应力的关系
[δ ]=δu/n n为安全系数
轧、锻件n=1.2—2.2 起重机械 n=1.7
人力钢丝绳n=4.5 土建工程 n=1.5
载人用的钢丝绳n=9 螺纹连 N=1.2-1.7
铸件n=1.6—2.5 一般钢材n=1.6—2.5
二剪切
许用剪应力与许用拉应力的关系
1 对于塑性材料[τ]=0.6—0.8[δ]
2 对于脆性材料[τ]=0.8--1.0[δ]
三挤压
许用挤压应力与许用拉应力的关系
1 对于塑性材料[δj]=1.5—2.5[δ]
2 对于脆性材料[δj]=0.9—1.5[δ]
四扭转
许用扭转应力与许用拉应力的关系:
1 对于塑性材料[δn]=0.5—0.6[δ]
2 对于脆性材料[δn]=0.8—1.0[δ]
轴的扭转变形用每米长的扭转角来衡量。
对于一般传动可取[φ]=0.5°--/m;对于精密传动,可取[φ]=0.25°—0.5°/M;对于要求不严格的轴,[φ]可大于
1°/M计算。
五弯曲
许用弯曲应力与拉应力的关系:
1 对于薄壁型钢一般采用轴向拉伸应力的许用值.
2 对于实心型钢可以略高一点,具体数值可参见有关规范..。