材料力学第2章
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第二单元第二章 杆件的轴向拉压应力与材料的力学性能§2-1 引言工程实例: 连杆、螺栓、桁架、房屋立柱、桥墩……等等。
力学特征: 构件:直杆外力:合力沿杆轴作用(偏离轴线、怎样处理?)内力:在轴向载荷作用下,杆件横截面上的唯一内力分量为轴力N ,它们在该截面的两部分的大小相等、方向相反。
规定拉力为正,压力为负。
变形:轴向伸缩§2-2 拉压杆的应力一、拉压杆横截面上的应力(可演示,杆件受拉,上面所划的横线和纵线仍保持直线,仅距离改变,表明横截面仍保持为平面)平面假设→应变均匀→应力均匀AN=σ或A P =σ(拉为正,压为负)二、Saint-Venant 原理(1797-1886,原理于1855年提出)问题:杆端作用均布力,横截面应力均布。
杆端作用集中力,横截面应力均布吗? 如图, 随距离增大迅速趋于均匀。
局部力系的等效代换只影响局部。
它已由大量试验和计算证实,但一百多年以来,无数数学力学家试图严格证明它,至今仍未成功。
这是固体力学中一颗难以采撷的明珠。
三、拉压杆斜截面上的应力(低碳钢拉伸,沿45°出现滑移线,为什么?)0cos =-P Ap αα ασ=α=αcos cos AP p ασ=α=σαα2cos cos pασ=α=ταα22sin sin p ()0=ασ=σm ax ()452=ασ=τmax方位角α:逆时针方向为正剪应力τ:使研究对象有顺时针转动趋势为正。
例1和例2,看书p17,18§2-3 材料拉伸时的力学性能(构件的强度、刚度和稳定性,不仅与构件的形状、尺寸和所受外力有关,而且与材料的力学性能有关。
拉伸试验是最基本、最常用的试验。
)一、拉伸试验P18: 试样 拉伸图绘图系统放大变形传感器力传感器--→→→→二、低碳钢拉伸时的力学性能材料分类:脆性材料(玻璃、陶瓷和铸铁)、塑性材料(低碳钢:典型塑性材料)四个阶段:线性阶段(应力应变成正比,符合胡克定律,正比阶段的结束点称为比例极限)、屈服阶段(滑移线)(可听见响声,屈服极限s σ)、强化阶段(b σ强度极限)、局部变形(颈缩)阶段(名义应力↓,实际应力↑) 三(四个)特征点:比例极限、(接近弹性极限)、屈服极限、强度极限(超过强度极限、名义应力下降、实际应力仍上升)。