材料力学 第02(2)章 材料的力学性质 拉压杆的强度计算共111页
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拉压杆的强大计算1、极限应力、许用应力和安全系数通过对材料力学性能的分析可知,任何工程材料能承受的应力都是有限的,一般把使材料丧失正常工作能力时的应力称为极限应力。
对于脆性材料,当正应力达到抗拉强度b σ或强度bc σ时,会引起断裂破坏;对于塑性材料,当正应力达到材料的屈服点s σ(或屈服强度2.0σ)时,将产生显著的塑性变形。
构件工作时发生断裂是不允许的;发生屈服或出现显著的塑性变形也是不允许的。
所以,从强度方面考虑,断裂时构件是失效的一种形式;同样,发生屈服或出现显著的塑性变形也是构件失效的一种形式。
这些失效现象都是强度不足造成的,因此,塑性材料的屈服点s σ(或屈服强度2.0σ)与脆性材料的抗拉强度b σ(或抗拉强度bc σ)都是材料的极限应力。
由于工程构件的受载难以精确估计,以及构件材质的均匀程度、计算方法的近似性等诸多因素,为确保构件安全,应使其有适当的强度储备,特别对于因失效将带来严重后果的构件,更应具备较大的强度储备。
因此,工程中一般把极限应力除以大于1的系数n 作为工作应力的最大允许值,称为许用应力,用[]σ表示,即塑性材料 []ss n σσ= 脆性材料 []bb n σσ= 式中,b s n n 、是与屈服点或抗拉强度对应的安全系数。
安全系数的选取是一个比较复杂的工程问题,如果安全系数取得过小,许用应力就会偏大,设计出的构件截面尺寸将偏小,虽能节省材料,但安全可靠性会降低;如果安全系数取得过大,许用应力就会偏小,设计出的构件截面积尺寸将偏大,虽构件能偏于安全,但需要多用材料而造成浪费。
因此,安全系数的选取是否恰当当关系到构件的安全性和经济性。
工程上一般在静载作用下,塑性材料的安全系数取5.2~5.1=s n 之间;脆性材料的安全系数取5.3~0.2=b n 之间。
工程中对不同的构件选取安全系数,可查阅有关的设计手册。
2、;拉压杆的强度条件为了保证拉压杆安全可靠地工作看,必须使杆内的最大工作应力不超过材料的拉压许用应力,即[]σσ≤=AF N max 式中,F N 和A 分别为危险截面的轴力和横截面面积。