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第8章轴向拉伸与压缩

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第8章 材料在拉伸和压缩时的力学性能

第8章 材料在拉伸和压缩时的力学性能

• 例 图中AB为d＝10mm的圆截面钢杆，从 AB杆的强度考虑，此结构的许可荷载[F ]＝ P 6.28kN。若AB杆的强度安全系数n＝1.5，试 求材料的屈服极限。
A
F NAB
N AB
O 30
B
F NBC F P
N BC
C
F P P
解：受力分析，以B点为研究对象
å F x = 0 ,
o F BC - F AB cos 30 = 0 N N
å F y = 0 ,
可得：
o F AB sin 30 - F = 0 N P
F AB = 2 P , F BC = 3 P F F N N
[ P 以AB杆考虑，当F ＝[ F ]时， [F AB ] = 2 F ] N P P
3 4
O
Dl
• 应力应变图
• 四个阶段
– （１）弹性阶段 – （２）屈服阶段 – （３）强化阶段 – （４）局部颈缩阶段
(1) 低碳钢拉伸的弹性阶段 (OB段)
材料的变形是弹性变形，若在此阶段内卸载，变 形可完全消失。 1、OA – 线弹性阶段
s ­­ 比例极限 p
解：求正应力
F 4 F s = = 2 = 127 3 MPa . A pd
注意：此处为名义正应力
应力低于材料的比例极限，在线弹性阶段
Dl e = = 6 07 ´ 10 4 . l
s E = = 210 GPa e
Dd e ¢ = = -1 7 ´ 10 4 . d e¢ n= = 0 28 .
s = E e
2、AB－微弯段
E = tg a
s ­­ 弹性极限 e

轴向拉伸与压缩的概念与实例

轴向拉伸与压缩的概念与实例

2.3 直杆轴向拉伸或压缩时斜截面上的应力
假想地用一平面沿斜 F 截面k－k将杆分成两
个部分, 取左段为研究
对象。
F
k
α
k k
F Fα
以 Fα 表 示 斜 截 面 上 的 内力, 以pα表示斜截面 上的应力。
k pα
与证明横截面上的应 力是均匀分布的方法 一样, 可以证明斜截面 上的应力也是均匀分 布的。
FN
=
FR 2
=
pbd 2
σ = FN = pbd = pd A 2bδ 2δ
=
2×106 × 0.2 2 × 5×10−3
=
40 ×106
Pa
=
40
MPa
2.3 直杆轴向拉伸或压缩时斜截面上的应力
前面讨论了轴向拉伸或压缩时, 直杆横截面上的正应力, 它是今后强度计算的依据。但不同材料的实验表明, 拉 (压)杆的破坏并不总是沿横截面发生, 有时却是沿斜截 面发生的。为此, 应进一步讨论斜截面上的应力。
=
−42.4
MPa
是压应力
例: 长为b、内径d＝200 mm、壁厚 δ＝5 mm的薄壁圆环, 承受
p＝2 MPa的内压力作用, 如图所示。试求圆环径向截面上的拉
应力。
薄壁容器（参考内容）
解: 薄壁圆环在内压力作用下要均匀胀大, 故在包含圆环轴线 的任何径向截面上, 作用有相同的法向拉力FN。为求该拉力, 可 假想地用一直径平面将圆环截分为二, 并研究留下的半环的平 衡。半环上的内压力沿y方向的合力为
FB FN3
轴力图如右图
C
FC C
FC FN4
FN
5F
2F
D
FD D
FD D

拉伸与压缩

拉伸与压缩

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。

第八章 轴向拉伸与压缩

第八章 轴向拉伸与压缩
练习：阶梯杆AD受三个集中力F作用，F=30kN，AB、BC、 CD段的横截面面积分别为10cm2，20cm2，30cm2，试画出阶梯 杆的轴力图，并计算三段杆的横截面上的应力。
A F F
B
C
D
F
19
§8-4 材料在拉伸与压缩时的力学性能
一、拉伸试验与应力—应变图 实验条件： 常温、静载下（缓慢平稳的加载）试验 标准试件 标距尺寸：l=10d 或 l=5d
解：1、分段计算轴力 AB段 Fx 0
1 F2
FN1 F1 0
FN1 F1 10kN
BC段 Fx 0 FN2 F2 F1 0
F1
FN2 F1 F2 10kN
F4
25
FN(kN) 10 10
CD段 Fx 0 F4 FN3 0 FN3 F4 25kN 2、绘制轴力图
20
三种材料的共同特点： 断裂时均有较大的残余变形，均属塑 性材料
o
0.2%

27
§8-4 材料在拉伸与压缩时的力学性能
铸铁拉伸时的力学性能 对于脆性材料(铸铁)，拉伸时的应 力应变曲线为微弯的曲线，没有屈服和 颈缩现象，试件突然拉断。断后伸长率 约为 0.5%。为典型的脆性材料。

b
o

b—强度极限，是衡量脆性材料(铸铁)
屈服：应力基本不变，而变形显著增长的现象
s —屈服极限或屈服应力，屈服段内最低应力值
F F 滑移线：材料屈服时试件表面出 现的线纹
23
§8-4 材料在拉伸与压缩时的力学性能
III、硬化阶段（恢复抵抗变形的 能力） 应变硬化：经过屈服滑移后， 材料重新呈现抵抗变形的能力 b —强度极限，硬化阶段内 e 最高应力值，也是材料所 能承受的最大应力

材料力学课后答案

材料力学课后答案

- 1 -第8章 杆件的拉伸与压缩8-1 填空题：8-1(1) 如图拉杆的左半段是边长为b 的正方形，右半段是直径为b 的圆杆。

两段许用应力均为 ][σ，则杆的许用荷载 =][F ][4π2σb 。

8-1(2) 图示拉杆由同种材料制成，左部分是内径为D 、外径为D 2的空心圆杆，右部分为实心圆杆，要使两部分具有相同的强度，右部分的直径应取 D3 。

8-1(3) 杆件轴向拉伸或压缩时，其斜截面上切应力随截面方位的不同而不同，而切应力的最大值发生在与轴线间的夹角为 45° 的斜截面上。

8-1(4) 图中两斜杆的抗拉刚度为EA ，A 点的竖向位移为EAFa 2 。

8-1(5) 图中结构中两个构件的厚度b 相同，则它们的挤压面积 =A αcos ab。

8-1(6) 图中结构中，若 h d D 32==，则螺栓中挤压应力、拉伸应力和剪切应力三者的比例关系是 9:24:8 。

题 8-1(5) 图题 8-1(1) 图题 8-1(2) 图题 8-1(6)图F题 8-1(4) 图- 2 -分析：222bs 3π4)(π4d F d D F =−=σ， 2tπ4d F =σ， 22π3πd F hd F ==τ，故有 9:24:883:1:31::tbs ==τσσ。

8-2 单选题：8-2(1) 图示的等截面杆左端承受集中力，右端承受均布力，杆件处于平衡状态。

1、3两个截面分别靠近两端，2截面则离端部较远。

关于1、2、3这三个截面上的正应力的下列描述中，正确的是 C 。

A ．三个截面上的正应力都是均布的 B ．1、2两个截面上的正应力才是均布的 C ．2、3两个截面上的正应力才是均布的 D ．1、3两个截面上的正应力才是均布的8-2(2) 若图示两杆的材料可以在铸铁和钢中选择，那么，综合强度和经济性两方面的因素， C 更为合理。

A ．两杆均选钢 B ．两杆均选铸铁C ．① 号杆选钢，② 号杆选铸铁D ．① 号杆选铸铁，② 号杆选钢8-2(3) 图示承受轴向荷载的悬臂梁中，在加载前的一条斜直线KK 在加载过程中所发生的变化是 D 。

工程力学第8章 变形及刚度计算

工程力学第8章 变形及刚度计算

39
40
解 （1）静力方面 取结点 A为研究对象，分析其受 力如图 8.15（b）所示，列出平衡方程：
（2）几何方面
（3）物理方面 由胡克定律，有：
41
（4）补充方程 式（u）代入式（t），得：
再积分一次，得挠度方程
15
16
17
18
例8.5 图8.7所示等截面简支梁受集中力F作用，已 知梁的抗弯刚度为EI，试求C截面处的挠度yC和A截面 的转角θA。
19
解 取坐标系如图所示，设左、右两段任一横截面 形心的坐标、挠度和转角分别为x1，y1，θ1和x2，y2， θ2。梁的支反力为
20
2
3
8.1.2 横向变形及泊松比 定义
4
5
8.2 圆轴扭转时的变形和刚度计算
8.2.1 圆轴扭转时的变形 在7.6节中提到，圆轴扭转时的变形可用相对扭转角 φ来表示，而扭转变形程度可用单位长度扭转角θ来表示。 由7.6.2节中的式（d），即
6
8.2.2 刚度计算 有些轴，除了满足强度条件外，还需要对其变形加 以限制，如机械工程中受力较大的主轴。工程中常限制 单位长度扭转角θ不超过其许用值，刚度条件表述为
（3）物理方面 由胡克定律，可得：
37
（4）补充方程 将式（q）代入式（p），可得：
（5）求解 联立求解方程（o）和（r），可得：
38
由上例可以看出解超静定问题的一般步骤为： （1）选取基本体系，列静力平衡方程； （2）列出变形谐调条件； （3）物理方面，将杆件的变形用力表示； （4）将物理关系式代入变形谐调条件，得到补充 方程； （5）联立平衡方程和补充方程，求解未知量。
34
（1）静力方面 选取右端约束为多余约束，去掉该约束并代之以多 余支反力FB，如图8.14（b）所示，称为原超静定问题 的基本体系。所谓基本体系，是指去掉原超静定结构的 所有多余约束并代之以相应的多余支反力而得到的静定 结构。列出其平衡方程为：

工程力学下题库

工程力学题库一、填空题（每空1分，共57分）（难度A）第八章轴向拉伸和压缩1. "强度"是构件在外力作用下____________ 的能力。

2. 通常，各种工程材料的许用切应力[T不大于其____________ 切应力。

3. 在材料力学中，对可变形固体的性质所作的基本假设是假设、___________________ 设和 ______________ 假设。

4. 衡量材料强度的两个重要指标是_______________ 和_____________________ 。

5. 由于铸铁等脆性材料的很低，因此，不宜作为承拉零件的材料。

6. 在圆轴的台肩或切槽等部位，常增设_____________________ 结构，以减小应力集中。

7. 消除或改善是提高构件疲劳强度的主要措施。

第九章剪切与扭转1. 应用扭转强度条件，可以解决_______________________ 、 _____________________ 和_____________ _____ —等三类强度计算问题。

2. 在计算梁的内力时，当梁的长度大于横截面尺寸____________ 倍以上时，可将剪力略去不计。

3. 若两构件在弹性范围内切应变相同，则切变模量G值较大者的切应力较______________ 。

4. 衡量梁弯曲变形的基本参数是___________________ 和________________________ 。

5. 圆轴扭转变形时的大小是___________________________________ 用来度量的。

6. 受剪切构件的剪切面总是___________ 于外力作用线。

7. 提高圆轴扭转强度的主要措施：______________________ 和__________________ 。

8. 如图所示拉杆头为正方形，杆体是直径为d圆柱形。

1. 作用在梁上的载荷通常可以简化为以下三种类型：___________ 、2. 按照支座对梁的约束情况，通常将支座简化为三种形式：______3. 根据梁的支承情况，一般可把梁简化为以下三种基本形式：____4. ___________________________ 对梁的变形有两种假设：、______________________________________ 。

工程力学第八章


l－试验段原长（标距） －试验段原长（标距） ∆l0－试验段残余变形
28
断面收缩率
A A − 1 100 × 00 ψ= A
A －试验段横截面原面积 A1－断口的横截面面积 塑性与脆性材料 塑性材料： δ ≥ 5 % 例如结构钢与硬铝等 塑性材料： 脆性材料： δ <5 % 例如灰口铸铁与陶瓷等 脆性材料： 5
第8章 轴向拉伸与压缩
本章主要研究： ：
拉压杆的内力、应力与强度计算 材料在拉伸与压缩时的力学性能 轴向拉压变形分析 简单拉压静不定问题分析 连接部分的强度计算
1
§1 引 言
轴向拉压实例 轴向拉压实例 轴向拉压及其特点 轴向拉压及其特点
2
轴向拉压实例 轴向拉压实例
3
轴向拉压及其特点
外力特征：外力或其合力作用线沿杆件轴线 ： 变形特征：轴向伸长或缩短，轴线仍为直线 ：轴向伸长或缩短， 轴向拉压: 以轴向伸长或缩短为主要特征的变形形式 : 拉 压 杆: 以轴向拉压为主要变形的杆件 :
37
应力集中对构件强度的影响
对于脆性材料构件， 对于脆性材料构件，当 σmax＝σb 时，构件断裂
对于塑性材料构件， 后再增加载荷， 对于塑性材料构件，当σmax达到σs 后再增加载荷， σ 分布趋于均匀化，不影响构件静强度 分布趋于均匀化， 应力集中促使疲劳裂纹的形成与扩展, 对构件（ 应力集中促使疲劳裂纹的形成与扩展 对构件（塑 性与脆性材料） 性与脆性材料）的疲劳强度影响极大
33
应力集中与应力集中因数
应力集中
由于截面急剧变化引起应力局部增大现象－应力集中 由于截面急剧变化引起应力局部增大现象－
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应力集中因数
σmax K= σn

工程力学第8章 变形及刚度计算

第8章 变形及刚度计算
结构构件在满足强度要求条件下，若其变形过大， 会影响正常使用。本章将学习杆件的变 形及刚度计算。
1
8.1 轴向拉压杆的变形
杆件在发生轴向拉伸或轴向压缩变形时，其纵向尺 寸和横向尺寸一般都会发生改变，现分别予以讨论。 8.1.1 轴向变形 图8.1所示一等直圆杆，变形前原长为l，横向直径 为d；变形后长度为l′，横向直径为d′，则称
8.8 题8.8图所示一直径为d的圆轴，长度为l，A端 固定，B端自由，在长度方向受分布力偶m 作用发生扭 转变形。已知材料的切变模量为G，试求B端的转角。
56
8.9 某传动轴，转速 n=150 r/min，传递的功率 P =60 kW，材料的切变模量为 G =80GPa，轴的单位长度 许用扭转角［θ］=0.5（°）/m，试设计轴的直径。
30
例 8.9 简支梁受力如图 8.11所示
31
8.4 简单超静定问题
8.4.1 超静定问题的概念 前面几章所研究的杆或杆系结构，其支座反力和内 力仅仅用静力平衡条件即可全部求解出来，这类问题称 为静定问题（staticallydeterminateproblem）。例如，图 8.12所示各结构皆为静定问题。在工程实际中，有时为 了提高强度或控制位移，常常采取增加约束的方式，使 静定问题变成了超静定问题或静不定问题 （staticallyindeterminateproblem）。超静定问题的特点 是，独立未知力的数目大于有效静力平衡方程式的数目， 仅仅利用静力平衡条件不能求出全部的支座反力和内力。
52
8.5 高为l的圆截面锥形杆直立于地面上，如题8.5图 所示。已知材料的重度γ和弹性模量E，试求杆在自重作 用下的轴向变形Δl。
53
54

05材料力学-轴向拉伸与压缩


§5.2 拉、压杆的强度计算
保证构件不发生强度破坏并有一定安全余量的条件准则。
N ( x) max max( ) A( x)
依强度准则可进行三种强度计算： ① 校核强度：

其中：[]—许用应力， max—危险点的最大工作应力。

max


P
② 设计截面尺寸： Amin N max
1
引
言
构件是各种工程结构组成单元的统称。机械中的轴、杆
件，建筑物中的梁、柱等均称为构件。当工程结构传递运动或
承受载荷时，各个构件都要受到力的作用。为了保证机械或建 筑物的正常工作，构件应满足以下要求： 强度要求 所谓强度，是指构件抵抗破坏的能力。 刚度要求 所谓刚度，是指构件抵抗变形的能力。
稳定性要求 所谓稳定性，是指构件保持其原有平衡形态的
22
均匀材料、均匀变形，内力当然均匀分布。 2. 拉伸应力：
P

N(x)
N ( x) A
轴力引起的正应力 —— ： 在横截面上均布。
3. 危险截面及最大工作应力： 危险截面：内力最大的面，截面尺寸最小的面。 危险点：应力最大的点。
N ( x) max max( ) A( x)
23
能力。 构件的强度、刚度和稳定性问题与其所选用材料的力学性
质有关，而材料的力学性质必须通过实验来测定。
2
杆件在不同的外力作用下将产生不同形式的变形，主要有： 1．轴向拉伸和压缩 ：其受力特点是：作用在杆件的力，大 小相等、方向相反，作用线与杆件的轴线重合，因此在这种外 力作用下，变形特点是：杆件的长度发生伸长或缩短。起吊重 物的钢索、桁架的杆件、液压油缸的活塞杆等的变形，都属于
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斜截面上的切应力 0 125 50o sin 2 sin(2 50o ) 61.6MPa 2 2
2018/12/28 华东交通大学土建学院 23
§8-6
一、概述
拉伸与压缩时的力学性能
力学性能：在外力作用下材料在变形和破坏方面所表 现出的力学特性。 试验试件
拉伸试件
压缩试件
第八章
轴向拉伸与压缩 §8-1 引言
工程中有许多构件在工作的时候是受拉伸和压缩的，如图 所示的吊车，在载荷G的作用下，AB杆和钢丝绳受到拉伸，而 BC杆受到压缩。 还有螺栓连接，当拧紧螺母时，螺栓受到拉 伸。
2018/12/28
华东交通大学土建学院
3
第八章
轴向拉伸与压缩 §8-1 引言
受拉伸或压缩的构件大多数是等截面直杆，统称为杆件。 受力特点： 作用在杆端的两个外力（或外力的合力）等值，反向， 力的作用线与杆件的轴线重合。 变形特点： 杆件沿轴线方向发生伸长或缩短。
工程力学
Engineering Mechanics
华东交通大学
Department of Mechanics of School of Civil Engineering and Architecture of East China Jiaotong University
2018/12/28
华东交通大学土建学院
2018/12/28
FN2 F 60kN
华东交通大学土建学院 19
BC 段： Fx 0 :
FN3 F 0
解得： FN3 F 60kN
⑵ 确定危险截面 经分析危险截面在BC和AD 段 ⑶ 强度校核 FN1 120 103 max 120MPa= 2 6 AAD 1000 10 FN3 60 103 max 120MPa< 1 6 ABC 500 10 所以杆件强度满足要求。
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应力集中对构件强度的影响 1.脆性材料 σmax 达到强度极限，此位置开裂，所以脆性材料 构件必须考虑应力集中的影响。 2.塑性材料 应力集中对塑性材料在静载作用下的强度影响 不大，因为σmax 达到屈服极限，应力不再增加，未 达到屈服极限区域可继续承担加大的载荷，应力分 布趋于平均。 在交变应力情况下，必须考虑应力集中对塑性 材料的影响。
为了计算方便，不管杆件是 轴力正负规定 受拉还是受压，在画截面图 时，一律按正的轴力画出， 拉力为正（方向背离杆件截面）； 压力为负（方向指向杆件截面）。 即轴向指向离开截面。
F
2018/12/28
x
0 : FN F 0
华东交通大学土建学院
FN F
6
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华东交通大学土建学院
1
第八章 轴向拉伸与压缩
§8-1 §8-2 §8-3 §8-4 §8-5 §8-6 §8-7 引言 轴力与轴力图 横截面上的正应力 拉压杆的强度条件 斜截面上的应力 拉伸与压缩时的力学性能 拉压杆的变形与位移
§8-8
§8-9
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简单拉压超静定问题
剪切和挤压的实用计算
华东交通大学土建学院 2
2、计算各杆件的应力。
B
C
2
FN 1
y
F
FN 1 28.3 103 1 A1 202 106 4 90106 Pa 90MPa
FN 2 20 103 2 2 6 A2 15 10 89 106 P a 89MP a
华东交通大学土建学院 13
2018/12/28 华东交通大学土建学院 16
2018/12/28
华东交通大学土建学院
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§8-4
截面轴力
拉压杆的强度条件
max
FN ( )max A
截面面积
材料强度
·强度校核 ·截面设计 ·许用载荷确定
2018/12/28
x am

FN ( ) x am A FN A
⑵ 截面法计算各段轴力 AB 段： Fx 0 : FN1 FRA 0
解得： FN1 10kN BC 段： Fx 0 : FN2 FRA 40 0 解得： FN2 50kN
2018/12/28 华东交通大学土建学院 9
CD 段： Fx 0 : 解得： FN3 5kN
三、卸载定律及冷作硬化

d
e
b
e P
b
f
材料在卸载过程中应 力和应变是线性关系，这 就是卸载定律。
h
a c
d
s
o

g
f

1、弹性范围内卸载、再加载 2、过弹性范围卸载、再加载
2018/12/28
பைடு நூலகம்
材料的比例极限增高， 延伸率降低，称之为冷作硬 化或加工硬化。
30
华东交通大学土建学院
四、其它材料拉伸时的力学性质
2018/12/28
华东交通大学土建学院
4
2018/12/28
华东交通大学土建学院
5
§8-2
一、轴力
轴力与轴力图 （*重点）
材料力学里研究的内力是指物体内部各部分之间的相互作 对于受拉或压的杆件，外力的作用线与杆件的轴线重合， 用力；而静力学里的内力是指物体平衡时，各物体之间的 所以内力合力的作用线与杆件轴线重合，这种内力称为轴 相互作用力。 力。
4、局部径缩阶段ef
明显的四个阶段
1、弹性阶段ob E 胡克定律 P — 比例极限 E—弹性模量（GN/m2或GPa） e — 弹性极限 E tan 2018/12/28 华东交通大学土建学院
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低碳钢拉伸试件
低碳钢拉伸破坏演示
拉压破坏试件
试件破坏断口
2018/12/28
2018/12/28
华东交通大学土建学院
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试验设备 ： (1) 万能试验机：强迫试样变形并测定试样的抗力。 (2) 变形仪：将试样的微小变形放大后加以显示的仪器。
2018/12/28
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纵坐标——试样的抗力F(荷载)
应力σ
应变ε
受力与变形曲线
横坐标——试样工作段的伸长量⊿L
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二、轴力图
表示轴力沿轴线方向变化情况的图形，横坐标表 示横截面的位置，纵坐标表示轴力的大小和方向。
例：一等直杆受力情况如图所示。试作杆的轴力图。
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解：⑴ 求约束力
F
x
0 : FRA 40 55 25 20 0
解得： FRA 10kN
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k
p
α斜截面正应力： α斜截面切应力：
F F F p cos cos A A A
p cos cos
2
2
21 2 p sin cos sin sin 华东交通大学土建学院 2


FN A
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例：图示变截面由两种材料制成，AE 段为铜质，EC 段为钢质 。钢的许用应力[σ]1 = 160MPa，铜的许用应力[σ]2 = 120MPa ， AB 段横截面面积1000mm2，AB 段横截面面积是BC 段的两倍，。外力 F = 60kN ，作用线沿杆方向，试对此杆进行强度校核。 解：⑴ 求杆的轴力，作轴力图 AD 段： Fx 0 : FN1 2F 0 解得： FN1 2F 120kN DB段： Fx 0 : FN2 2F F 0 解得：
F l
曲线
消除试件尺寸的影响

曲线
F l , A l
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二、低碳钢拉伸时的力学性能

e
b
e P
b
f
2、屈服阶段bc（失去抵 抗变形的能力）
s — 屈服极限
a c
s
o

3、强化阶段ce（恢复抵抗 变形的能力） b — 强度极限
y
F
C
2
FN 1
Fx 0 Fy 0
FN1 cos45 FN 2 0 FN1 sin 45 F 0
FN 2 20kN
12
FN 2 45° B
F
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x
FN1 28.3kN
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A 1
45°
FN1 28.3kN
FN 2 20kN
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例：图所示轴向受压等截面杆件，横截面面积 A = 400mm2 ， 载荷F = 50kN ，试求横截面及斜截面m -m上的应力。
解：由题可得 o FN 50kN 50 横截面上的正应力 FN 50 103 8 0 1.25 10 Pa 125MPa 6 A 400 10 斜截面上的正应力 50o 0 cos2 125 cos2 50o 51.6MPa
对于没有明显 屈服阶段的塑性材 料，用名义屈服极 限σp0.2（ 0.2%塑 性应变时）来表示。

p0.2
o
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0 .2 %

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对于脆性材料（铸铁），拉伸时的应力应变曲 线为微弯的曲线，没有屈服和径缩现象，试件突然 拉断。断后伸长率约为0.5%。为典型的脆性材料。
FN 2 45° B
F
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x
二、圣维南原理
外力作用于杆端的方式不同，只会使与杆端距离 不大于横向尺寸的范围内受到影响。