拉伸与压缩

构件在拉伸或压缩时的变形特点
在力的作用下，构件在拉伸或压缩时会发生不同的变形特点。

拉伸与压缩是构件在力的作用下沿轴线方向发生形变的两种常见情况。

以下是拉伸和压缩时构件的变形特点：
1. 拉伸变形特点：
当构件受到拉伸力时，构件的长度沿轴线方向增加，即产生拉伸变形。

拉伸变形的主要特点如下：
- 构件的截面积减小；
- 构件长度增加；
- 构件横截面形状可能发生略微变化；
- 由于应力的作用，可能会导致构件弯曲。

2. 压缩变形特点：
当构件受到压缩力时，构件的长度沿轴线方向减少，即产生压缩变形。

压缩变形的主要特点如下：
- 构件的截面积增大；
- 构件长度减少；
- 构件横截面形状可能发生略微变化；
- 由于应力的作用，可能会导致构件产生弯曲或屈曲。

对于拉伸和压缩变形，构件的材料特性也是至关重要的影响因素。

不同的材料具有不同的弹性模量和屈服强度，这些特性决定了构件在拉伸或压缩时的反应和变形程度。

在实际工程中，对构件在拉伸或压缩时的变形特点的理解非常重要。

工程师需要根据构件所受的力和工作环境，选取合适的材料和设计适当的结构，以确保构件在使用过程中能够承受力的作用并保持稳定可靠的性能。

材料的拉伸与压缩实验实验目的：一、拉伸实验1. 观察材料在拉伸过程中所表现的各种现象。

2. 确定低碳钢的流动极限（屈服极限）、强度极限、延伸率和面积收缩率；确定铸铁的强度极限。

3. 比较低碳钢（塑性材料）和铸铁（脆性材料）机械性质的特点及破坏情况。

4. 学习电子万能实验机的构造原理，并进行操作练习。

二、压缩实验1．确定压缩时低碳钢的流动极限和铸铁的强度极限。

2．观察低碳钢、铸铁压缩时的变形和破坏现象。

3．学习电子万能实验机的构造原理，并进行操作练习。

实验设备与仪器：微机控制电子万能试验机、应变仪、三相变压器、游标卡尺等。

实验原理：塑性材料和脆性材料在拉伸时的力学性能。

(参考材料力学课本)实验步骤：一、拉伸实验1、试验前的准备工作对低碳钢试样打标距，用试样打点机或手工的方法在试样工作段确定L0=100mm的标记。

试样越短，局部变形所占比例越大，δ也就越大。

2、测量试样尺寸测量方法：测量两端标据点内侧及中间这三个截面处的直径，在每一横截面内沿相互垂直的两个直径方向各测量一次取平均值。

用测得的三个平均值中最小值计算试件的原始横截面积S0 。

3、实验操作步骤1) 接好电源，开启电源开关。

2) 根据低碳钢的抗拉刚度Rm(σb)和原始横截面积S0 估计试件的最大载荷Fm 。

3) 调整试验力为“零”。

4)安装试样。

先上后下5) 输入试验编号并回车确认。

6) 试件参数的设定。

点击“试样”键进入试样参数输入区。

输入：试样截面形状：圆形；ID：学号；标距：100mm;直径：测量值的最小平均值mm。

输入后点击“完成并返回”键。

7）开始试验。

点击“开始试验”键，实验开始。

试验时注意观察显示屏上曲线的变化和荷载的变化，观察相应试验现象的变化。

8）试样断裂后立刻点击停止实验。

9）读取在屏幕上的图像曲线上，找出F eH上屈服点（力）、F eL下屈服点（力）、F m最大荷载（力）及对应的荷载数值。

并保存数据，填写记录表。

二、压缩实验1、测量试样尺寸用游标卡尺测量直径d0。

材料力学学习指导与练习第二章2.1预备知识一、基本概念1、 轴向拉伸与压缩承受拉伸或压缩杆件的外力作用线与杆轴线重合，杆件沿杆轴线方向伸长或缩短，这种变形形式称为轴向拉伸或轴向压缩。

2、 轴力和轴力图轴向拉压杆的内力称为轴力，用符号F N 表示。

当F N 的方向与截面外向法线方向一致时，规定为正，反之为负。

求轴力时仍然采用截面法。

求内力时，一般将所求截面的内力假设为正的数值，这一方法称为“设正法”。

如果结果为正，则说明假设正确，是拉力；如是负值，则说明假设错误，是压力。

设正法在以后求其他内力时还要到。

为了形象的表明各截面轴力的变化情况，通常将其绘成“轴力图”。

作法是：以杆的左端为坐标原点，取χ轴为横坐标轴，称为基线，其值代表截面位置，取F N 轴为纵坐标轴，其值代表对应截面的轴力值，正值绘在基线上方，负值绘在基线下方。

3、 横截面上的应力根据圣维南(Saint-Venant)原理，在离杆一定距离之外，横截面上各点的变形是均匀的，各点的应力也是均匀的，并垂直于横截面，即为正应力，设杆的横截面面积为A ，则有AN =σ 正应力的符号规则：拉应力为正，压应力为负。

4、 斜截面上的应力与横截面成α角的任一斜截面上，通常有正应力和切应力存在，它们与横截面正应力σ的关系为：()⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=+=αστασσαα2sin 22cos 12α角的符号规则：杆轴线x 轴逆时针转到α截面的外法线时，α为正值；反之为负。

切应力的符号规则：截面外法线顺时针转发900后，其方向和切应力相同时，该切应力为正值；反之为负值。

当α=00时，正应力最大，即横截面上的正应力是所有截面上正应力中的最大值。

当α=±450时，切应力达到极值。

5、轴向拉伸与压缩时的变形计算与虎克定律（1） 等直杆受轴向拉力F 作用，杆的原长为l ，面积为A ，变形后杆长由l 变为l +∆l ，则杆的轴向伸长为EAFl l =∆用内力表示为EAll N F =∆ 上式为杆件拉伸（压缩）时的虎克定律。

拉伸模量和压缩模量拉伸模量和压缩模量是描述物体材料力学性能的两个重要参数。

拉伸模量是指材料在受拉力作用下的变形能力，而压缩模量则是指材料在受压力作用下的变形能力。

本文将详细介绍拉伸模量和压缩模量的概念、计算方法以及在实际应用中的意义。

一、拉伸模量拉伸模量又称为Young's模量，通常用E表示，是材料在拉伸过程中单位应变增加单位应力所需要的力学参数。

拉伸模量的计算方法为材料在拉伸过程中的应力除以应变。

拉伸模量越大，表示材料的刚度越高，抗拉能力也越强。

拉伸模量的单位为帕斯卡（Pa）或兆帕（MPa）。

常见材料的拉伸模量范围很大，例如钢材的拉伸模量约为200至210 GPa，玻璃的拉伸模量约为50至90 GPa，而橡胶的拉伸模量只有几百千帕。

在实际应用中，拉伸模量的重要性不言而喻。

例如，在建筑工程中，设计师需要根据材料的拉伸模量来选择合适的材料，以确保结构的稳定性和安全性。

此外，在机械制造领域，拉伸模量也是设计工程师评估材料性能和优化产品设计的重要参数之一。

二、压缩模量压缩模量又称为体积模量，通常用K表示，是材料在受压力作用下的变形能力的度量。

压缩模量的计算方法为材料在压缩过程中的应力除以应变。

压缩模量越大，表示材料的抵抗压缩变形的能力越强。

压缩模量的单位同样为帕斯卡（Pa）或兆帕（MPa）。

与拉伸模量类似，不同材料的压缩模量范围也很大。

例如，钢材的压缩模量约为160至180 GPa，玻璃的压缩模量约为30至80 GPa，而橡胶的压缩模量通常只有几百千帕。

在实际应用中，压缩模量同样具有重要的意义。

例如，在土木工程中，设计师需要考虑材料的压缩模量来确定土壤的承载能力，以确保建筑物的稳定性。

此外，在电子产品的设计中，压缩模量也是设计工程师评估材料的抗挤压性能的重要参数。

总结起来，拉伸模量和压缩模量是描述材料力学性能的两个重要参数。

拉伸模量衡量了材料在拉伸过程中的刚度和抗拉能力，而压缩模量则衡量了材料在压缩过程中的抗压能力。

拉伸与压缩刚度不同的原因
拉伸和压缩是材料受力时的两种不同形式，它们导致材料的行
为和性质有所不同。

以下是拉伸和压缩刚度不同的一些原因：
1. 分子结构，材料的分子结构在受拉伸和受压缩时会有所不同。

在拉伸时，分子之间的间距会增大，而在压缩时，分子会被迫靠近。

这种分子结构的变化会导致材料在拉伸和压缩时表现出不同的刚度。

2. 结构缺陷，材料内部的微观结构和缺陷对其受力行为有着重
要影响。

在拉伸时，结构缺陷可能会导致材料更容易发生断裂；而
在压缩时，这些缺陷可能会导致材料更容易发生屈曲或塑性变形。

3. 应力分布，在拉伸和压缩时，材料内部的应力分布也会不同。

拉伸时，材料会受到均匀的拉伸应力，而在压缩时，材料会受到均
匀的压缩应力。

这种不同的应力分布会影响材料的刚度和变形行为。

4. 材料性质，不同材料的拉伸和压缩性质可能会有所不同。

例如，某些材料在拉伸时可能表现出较高的强度，而在压缩时可能表
现出较高的刚度，这取决于材料的晶体结构和化学成分。

5. 外部条件，外部环境条件，如温度和湿度，也会对材料的拉伸和压缩行为产生影响。

这些因素可能会导致材料在拉伸和压缩时表现出不同的刚度和强度。

综上所述，拉伸和压缩刚度不同的原因涉及材料的分子结构、结构缺陷、应力分布、材料性质和外部条件等多个方面的影响。

这些因素共同作用，导致材料在受力时表现出不同的力学性能。