拉伸与压缩
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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。
金属材料的拉伸与压缩实验报告
一、前言
拉伸与压缩实验是金属材料力学性能测试中常用的方法之一。
通过实验可以得到金属材料的抗拉强度、屈服强度、延伸率等性能参数。
本实验旨在通过对不同金属材料的拉伸与压缩实验,探索金属材料的力学特性。
二、实验原理
拉伸与压缩实验的原理是将金属样本放入拉力机中,通过施加相应的拉伸或压缩力,在不同的应变下测量样本的力学性能。
应变可以通过求解样本的伸长量与原始长度的比值得到。
三、实验步骤
1. 将金属样本放置在拉力机上,并调整夹具使样本稳固;
2. 开始拉伸实验,慢慢增加加载量,记录下载荷和伸长量;
3. 当样本出现明显的变形时停止拉伸,记录此时的载荷和伸长量;
4. 根据记录数据计算拉力与伸长量之间的比值,得到材料的抗拉强度和延伸率;
5. 进行压缩实验,步骤同拉伸实验;
6. 根据实验数据计算压力与压缩量之间的比值,得到材料的抗压强度和压缩率。
四、实验结果分析
本实验对不同金属材料进行了拉伸与压缩实验。
实验结果表明,不同材料的力学
性能存在较大的差异。
其中,钢材的抗拉强度最高,铝材的延伸率较高。
对于同一材料,在拉伸和压缩实验中得到的结果存在差异,这是由于材料在不同的加载形式下会表现出不同的力学特性。
五、实验总结
拉伸与压缩实验是研究金属材料力学性能的重要手段。
通过实验可以得到材料的抗拉强度、屈服强度、延伸率等性能参数,有助于了解不同材料的应用范围和性能要求。
在实验中需要注意样本的选择和制备,以及试验过程中的操作规范和数据记录精确。
材料力学拉伸与压缩实验报告一、实验目的本实验旨在通过拉伸与压缩实验,探讨材料在受力下的力学性能,了解材料的强度、延展性和变形特点,为材料的工程应用提供理论依据。
二、实验原理1. 拉伸实验原理:拉伸试验是通过对试样施加拉力,使其发生长度方向的拉伸变形,以研究材料的强度、延展性和断裂特性。
在拉伸过程中,可以通过载荷和位移数据来绘制应力-应变曲线,从而得到材料的力学性能参数。
2. 压缩实验原理:压缩试验是通过对试样施加压力,使其产生长度方向的压缩变形,以研究材料在受压状态下的变形特性和抗压性能。
通过测量载荷和位移数据,可以得到材料的应力-应变关系,并分析其力学性能。
三、实验装置及试样1. 实验装置:拉伸试验机、压缩试验机、数据采集系统等。
2. 试样:常用的拉伸试样为标准圆柱形试样,常用的压缩试样为标准方形试样。
四、实验步骤1. 拉伸实验:a. 准备好拉伸试样,安装在拉伸试验机上。
b. 设置合适的加载速率和采样频率,开始施加拉力。
c. 记录载荷和位移数据,绘制应力-应变曲线。
d. 观察试样的变形情况,记录拉伸过程中的各阶段特征。
2. 压缩实验:a. 准备好压缩试样,安装在压缩试验机上。
b. 设置合适的加载速率和采样频率,开始施加压力。
c. 记录载荷和位移数据,得到应力-应变关系曲线。
d. 观察试样的变形情况,记录压缩过程中的各阶段特征。
五、实验结果及分析1. 拉伸试验结果分析:根据绘制的应力-应变曲线,分析材料的屈服点、最大强度、断裂点等力学性能参数,并观察材料的断裂形态和变形特点。
2. 压缩试验结果分析:根据得到的应力-应变关系曲线,分析材料在受压状态下的变形和抗压性能,并观察材料的压缩断裂形态。
六、实验结论通过拉伸与压缩实验,我们得到了材料在拉伸和压缩条件下的力学性能参数,并对其力学性能进行了分析。
实验结果表明,材料在拉伸状态下具有较好的延展性和韧性,而在受压状态下表现出良好的抗压性能。
这些结果为材料的工程应用提供了重要参考。
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。
拉伸与压缩实验报告拉伸与压缩实验报告引言:拉伸与压缩是材料力学中常用的实验方法,用于研究材料在外力作用下的变形行为。
本次实验旨在通过拉伸与压缩实验,探究不同材料在不同加载条件下的力学性能和变形特点。
通过实验结果的分析,可以为工程设计和材料选择提供参考依据。
实验目的:1. 了解材料在拉伸和压缩过程中的变形特点;2. 掌握拉伸和压缩实验的基本操作方法;3. 分析不同材料的力学性能。
实验仪器与材料:1. 万能材料试验机2. 不同材料的试样(如金属、塑料、橡胶等)实验步骤:1. 准备不同材料的试样,并测量其初始长度和直径;2. 将试样装夹在试验机上,确保试样的纵轴与试验机的纵轴一致;3. 根据实验要求,选择拉伸或压缩实验模式,并设置加载速率;4. 开始实验,记录试样的载荷-位移曲线;5. 当试样发生断裂或达到预设的位移时,停止实验并记录结果;6. 对实验结果进行分析和讨论。
实验结果与讨论:1. 弹性阶段:在拉伸过程中,试样受到外力作用后会发生弹性变形,即在去除外力后能恢复到初始形状。
根据载荷-位移曲线,可以确定试样的弹性模量,即材料的刚度。
不同材料的弹性模量会有所差异,金属材料通常具有较高的弹性模量,而塑料和橡胶等材料的弹性模量较低。
2. 屈服阶段:在拉伸过程中,当试样受到一定载荷后,会出现屈服现象,即试样开始发生塑性变形。
屈服点是指试样开始发生塑性变形的载荷值。
不同材料的屈服点不同,这与材料的组织结构和力学性能有关。
3. 破坏阶段:在拉伸过程中,当试样承受的载荷超过其极限强度时,试样会发生破坏。
破坏形式有拉断、断裂等。
通过观察破坏形式,可以对材料的韧性和脆性进行初步判断。
金属材料通常具有较高的韧性,而塑料和橡胶等材料则更容易发生断裂。
4. 压缩过程:与拉伸过程类似,压缩实验也可以得到类似的结果。
在压缩过程中,试样会发生压缩变形,即试样的长度减小。
通过载荷-位移曲线,可以得到试样的压缩弹性模量和压缩强度等参数。
金属的压缩与拉伸实验原理
金属的压缩与拉伸实验是一种用来研究金属材料力学性质的常见方法。
其原理基于材料的弹性变形和塑性变形。
1. 压缩实验原理:
在金属压缩实验中,一块金属样品被置于压力加载机械设备中。
由于外部加载的作用力,金属样品会受到压缩力,导致其体积减小。
这种压缩力会使原子间的距离减小,从而引起金属晶格的弹性变形。
当外部力撤离时,金属样品会恢复到其原始形状,这是因为金属具有弹性特性,即当外部力移除时,金属会通过恢复原始晶格结构的方式恢复到原始形态。
2. 拉伸实验原理:
在金属拉伸实验中,一块金属样品被置于拉伸加载机械设备中。
加载设备会施加拉力,导致金属样品逐渐变长、变细。
这种拉伸力会引起金属晶格的弹性和塑性变形。
当外部力撤离时,在金属线性范围内,金属会恢复到其原始形状,表现出弹性变形。
然而,当所施加的拉力超过金属的弹性限度时,金属会发生塑性变形,此时金属无法完全恢复到原始形态。
通过测量金属样品在不同应力下的变形情况,可以得到应力-应变曲线,该曲线
可以反映出金属的力学性质,如屈服强度、延伸率和断裂强度等。
总结来说,金属的压缩与拉伸实验原理是基于金属材料的弹性和塑性变形,通过施加外部力对金属样品进行压缩或拉伸,以研究其力学性质。
第一章 拉伸与压缩
1、 据均匀性假设,可认为构件的下列各量中的某个量在各点处都相同:
(A ) 应力; (B )应变; (C ) 材料的弹性常数; (D )位移;
正确答案是 。
2、 根据各向同性假设,可认为构件的下列各量中的某一种量在各方向都相
同:
(A) 应力; (B ) 应变; (C )材料的弹性常数; (D ) 位移;
正确答案是 。
3、 关于确定截面内力的截面法的适用范围,有下列四种说法:
(A) 仅适用于等截面直杆;
(B) 仅适用于直杆承受基本变形;
(C) 适用于不论基本变形还是组合变形,但限于直杆的横截面;
(D) 适用于不论等截面或变截面、直杆或曲杆、基本变形或组合变形、
横截面或任意截面的普遍情况;
正确答案是 。
4、 变截面杆受集中力P 作用,如图。
设1F 、2F 和3F 分别表示杆中截面1—1,
2—2和3—3上沿轴线方向的内力值,则下列结论中哪个是正确的? (A ) 321F F F ==; (B )321F F F ≠=;
(C )321F F F =≠; (D )321F F F ≠≠;
正确答案是 。
5、 判断下列结论的正确性:
(A ) 杆件某截面上的内力是该截面上应力的代数和; (B ) 杆件某截面上的应力是该截面上内力的平均值; (C ) 应力是内力的集度; (D ) 内力必大于应力;
正确答案是 。
P
6、 甲、乙两杆,几何尺寸相同,轴向拉力P 相同,材料不同,它们的应力和
变形有四种可能: (A ) 应力σ和变形l ∆相同;
(B ) 应力σ不同和变形l ∆相同; (C ) 应力σ相同和变形l ∆不同; (D ) 应力σ不同和变形l ∆不同;
正确答案是 。
7、 关于下列结论: 1) 应变分为线应变和角应变 ; 2) 应变为无量纲量; 3) 若物体的各部分均无变形,则物体内各点的应变均为零; 4) 若物体内各点的应变均为零,则物体无位移; 现有四种答案:
(A )1、2对; (B )3、4对; (C )1、2、3对; (D )全对;
正确答案是 。
8、 等截面直杆受力P 作用发生拉伸变形。
已知横截面面积为A ,则横截面上
的正应力和︒
45斜截面上的正应力分别为:
(A )A P ,)A P 2; (B )A P ,(
)
A P
2;
(C )()A P 2,()A P 2; (D )A P ,A P 2;
正确答案是 。
9、 在A 、B 两点连接绳索ACB ;绳索上悬挂重物P ,如图。
点A 、B 的距离
保持不变,绳索的许用应力为[]σ。
试问:当α角取何值时,绳索的用料最省?
(A )︒0; (B )︒30; (C )︒45; (D )︒60;
正确答案是 。
l
B
10.等直杆A B 两端固定,受力如图所示,杆内轴力与杆端反力有四种情况: (A ) C D 段受拉,A C 和 D B 段受压,A 、B 两端反力等值反向; (B ) C D 段受拉,轴力为P ;A C 和 D B 段受压,轴力均为 -P ; (C ) C D 段受拉,轴力为P ;A 、B 两端不受力;
(D ) A C 和D B 段受压,轴力均为-P ;C D 段不受力;
正确答案是 。
11.等截面直杆受轴向拉力P 作用而产生弹性伸长,已知杆长为l ,截面积为
A ,材料弹性模量为E ,泊松比为ν,拉伸理论告诉我们,影响该杆横截面上应力的因素是:
(A )E 、ν、P ; (B )l 、A 、P ; (C )l 、A 、E 、ν、P ; (D ) A 、P ;
正确答案是 。
12.低碳钢试件拉伸时,其横截面上的应力公式 A
N =
σ; (A ) 只适用于σp σ≤; (B) 只适用于θσσ≤; (C ) 只适用于s σσ≤; (D ) 在试件拉断前都适用; 正确答案是 。
13.当低碳钢试件的试验应力s σσ=时,试件将:
(A ) 完全失去承载能力; (B ) 破断;
(C ) 发生局部颈缩现象; (D ) 产生很大的塑性变形; 正确答案是 。
14.伸长率(延伸率)公式 ()⨯-=l l 1δ100% 中 1l 指的是什么? (A ) 断裂时试件的长度; (B ) 断裂后试件的长度; (C ) 断裂时试验段的长度; (D ) 断裂后试验段的长度; 正确答案是 。
15.低碳钢拉伸经过冷作硬化后,以下四种指标中哪种得到提高:
(A ) 强度极限; (B ) 比例极限; (C ) 断面收缩率; (D ) 伸长率;
正确答案是 。
16.脆性材料具有以下哪种力学性质:
(A ) 试件拉伸过程中出现屈服现象;
(B ) 压缩强度极限比拉伸强度极限大得多; (C ) 抗冲击性能比塑性材料好;
(D ) 若构件因开孔造成应力集中现象,对强度无明显影响;
正确答案是 。
17.图示钢杆,放置在两刚性平面之间,杆内无初应力,当温度均匀升高 C t ︒∆
后,杆上任一点A 处的应力 σ 与纵向应变 ε 之值有四种可能: (A) 0=σ,0=ε; (B) 0≠σ,0=ε; (C) 0≠ε,0≠σ; (D) 0=σ,0≠ε;
正确答案是 。
18.构件的承载能力包括 、 和 三个方面;根据材料的主要性能作如下三个基本假设 、 、 。
19.认为固体在其整个几何空间内无间隙地充满了物质,这样的假设称为 ,根据这一假设,构件的 、 和 就可以用坐标的连续函数来表示。
20.在拉(压)杆斜截面上某点处的分布内力集度称为该点处的 ,它沿着截面法线方向的分量称为 ,而沿截面切线方向的分量称为 。
21.一长l ,横截面面积为A 的等到截面直杆,其容重为 γ ,
弹性模量为 E ,则该杆自由悬挂时由自重引起的最大应力 max σ = 杆的总长
伸长 l ∆= 。
22.图示材料和长度相同,而横截面面积不同( 1A <2A )的两杆,自重受力时,比重为
γ ,在对应的x 截面处的应力分别为
)1(σ= ,=)2(σ 。
(1) (2)
23.图示结构中,若1、2两杆的EA 相同,则节点A 的竖向位移
=∆AY ,水平位移 =∆AX 。
24.图示平面结构中,AB 杆的长度为 l ,抗拉(压)刚度为2EA ,AC 杆的长度为 l ,抗拉(压)刚度为EA ,在P 力作用于下,若要节点A 不产生水平位移,则P 力与竖线间的夹角α应为 度。
25.图示 1、2 两杆材料和长度都相同,但1A >2A 。
若两杆温度都下降C t ︒∆ 则两杆轴力之间的关系是 1N 2N ,应力之间的关系是1σ 2σ。
(填入< ,=
26.已知杆受力如图,当 P a / E ∆>1A 时,求解底面支撑力R 的方程为 A
27.低碳钢在拉伸过程中,依次表现为 、 、 和 四个阶段。
28.对于没有明显屈服阶段的塑性材料,通常用 2.0σ 表示其屈服极限。
2.0σ 是塑性应变等于 时的应力值。
29.标距为100mm 的标准试件,直径为10mm ,拉断后测得伸长后的标距为123mm ,颈缩处的最小直径为 6.4mm ,则该材料的
=δ ,=ψ 。
30.材料、厚度、有效宽度B 均相同的三条橡皮带的受力情况如图所示。
当P 力逐渐增大时, 首先被拉断; 最后被拉断。
31.a 、b 、c 三种材料的应力—应变曲线如图所示。
其中强度最高的材料是 ,弹性模量最小的材料是 ,塑性最好的材料是 。
ε
32.图示静不定结构中,横梁AB 为刚性。
设 1l 和 2l 分别表示杆1和杆2的长度,1l ∆ 和2l ∆分别表示它们的伸长,试推导关于杆1及杆2的变形协调条件。
(a)
(b)
(c)
33.图示结构AC 为刚性梁,BD 为斜撑杆,载荷P 可沿梁AC 水平移动。
试问:为使斜撑具有最小重量时,斜撑杆与梁之间的夹角 θ 应取何值。
34.在图示结构中,载荷P=1KN ,作用于刚性杆AD 的顶端,钢丝BE 和CF 的截面面积皆为62
mm 。
试求两钢丝横截面上的应力。
P
35.一刚性梁放在三根混凝土支柱上,如图所示。
各支柱的截面面积皆为
231040mm ⨯ ,弹性模量为 E=14GPa 。
未加载荷时,中间支柱与刚性梁有
5.1=∆ P=720KN 作用下的各支柱内的应力。
36.图示桁架,承受载荷F 作用。
试计算该载荷的许用值[F ]。
设各杆的横截面积均为A ,许用应力均为[σ]。
F
37.图示刚性梁受均布荷载作用,梁在A 端铰支,在B 点和C 点由两根钢杆BD 和CE 支承。
已知钢杆BD 和CE 的横截面面积2
1400mm A =,
22200mm A =,钢的许用应力MPa 170][=σ,试校核钢杆的强度。
38.图示阶梯形杆,其上端固定,下端与支座距离mm 1=δ。
已知上、下两段杆的横截面面积分别为600mm 2和300mm 2,材料的弹性模量GPa E 210=。
试作图示荷载作用下杆的轴力图。