百威_百威平台_百威注册官网首页杆件 为长度远大于横向尺寸的构件，其几何要素是横截面和轴线，如图a所示，其中横截面是与轴线垂直的截面；轴线是横截面形心的连线。 按横截面和轴线两个因素可将杆件分为：等截面直杆，如图a，d；变截面直杆，如图c，等截面曲杆和变截面曲杆如图b。 板、壳及块体 板和壳： 构件一个方向的尺寸(厚度)远小于其它两个方向的尺寸，如图a和b所示。 块体： 三个方向（长、宽、高）的尺寸相差不多的构件，如图c所示。 对构件的三项基本要求 杆件变形的基本形式 1. 拉伸和压缩： 由大小相等、方向相反、作用线与杆件轴线重合的一对力所引起，表现为杆件长度的伸长或缩短。如托架的拉杆和压杆受力后的变形。 杆件变形的基本形式 3. 扭转： 由大小相等、转向相反、作用面都垂直于杆轴的一对力偶所引起，表现为杆件的任意两个横截面发生绕轴线的相对转动。如机器中的传动轴受力后的变形。 轴向拉压工程实例 轴向拉伸是在轴向力作用下，杆件产生伸长变形，也简称拉伸；轴向压缩是在轴向力作用下，杆件产生缩短变形，也简称压缩。实例如图所示用于连接的螺栓，桁架中的拉杆，汽车式起重机的支腿。 轴向拉压工程实例 轴向拉伸和压缩杆件在生产实际中经常遇到，虽然杆件的外形各有差异，加载方式也不同，但一般对受轴向拉伸与压缩杆件的形状和受力情况进行简化，计算简图如下。 轴向拉压的特点 轴向拉伸和压缩具有如下特点 受力特点：作用于杆件两端 的外力大小相等，方向相反，作用线与杆件轴线. 变形特点：杆件变形是沿轴线方向的伸长或缩短。 拉压时横截面上的内力 拉压时横截面上的内力 若取右段部分，同理 截面法 假想用截面把构件分成两部分，以显示并确定内力的方法。如图所示： （1）截面的两侧必定出现大小相等，方向相反的内力； （2）被假想截开的任一部分上的内力必定与外力相平衡。 截面法 用截面法求内力可归纳为四个字： 1) 截：欲求某一横截面的内力，沿该截面将构件假想地截成两部分。 2) 取：取其中任意部分为研究对象，而弃去另一部分。 3) 代：用作用于截面上的内力，代替弃去部分对留下部分的作用力。 4) 平：建立留下部分的平衡条件，由外力确定未知的内力。 应力 只根据轴力并不能判断杆件是否有足够的强度，必须用横截面上的应力来度量杆件的受力程度。 根据平面假设得知,横截面ab、cd变形后相应平移到 a’b’、c’d’ ，横截面上各点沿轴向的正应变相同，由此可推知横截面上各点正应力也相同，即 等于常量。 应力集中 实际工程构件中，有些零件常存在切口、切槽、油孔、螺纹等，致使这些部位上的截面尺寸发生突然变化。如图所示开有圆孔和带有切口的板条，当其受轴向拉伸时，在圆孔和切口附近的局部区域内，应力的数值剧烈增加，而在离开这一区域稍远的地方，应力迅速降低而趋于均匀。这种现象，称为应力集中。 应力集中 截面尺寸变化越急剧，孔越小， 角越尖，应力集中的程度就越 严重，局部出现的最大应力就越大。鉴于应力集中往往会削弱杆件的强度，因此在设计中应尽可能避免或降低应力集中的影响。 材料的良好塑性变形能力可以缓和应力集中峰值，因而对低碳钢之类的塑性材料，应力集中对强度的削弱作用不很明显，而对脆性材料，特别对铸铁之类内含大量显微缺陷，组织不均匀的材料将造成严重影响。 拉伸时的力学性能 标准试件：圆截面试件，如图所示。标距 l 与直径 d 的比例分为l=10d， l=5d 拉伸测量仪器 拉伸测量仪器 失效形式 由于各种原因使结构丧失其 正常工作能力的现象，称为 失效。工程材料失效的两种形式为： （1）塑性屈服，指材料失效时产生明显的塑性变形，并伴有屈服现象。如低碳钢、铝合金等塑性材料。 （2）脆性断裂，材料失效时几乎不产生塑性变形而突然断裂。如铸铁、混凝土等脆断材料。 许用应力 保证构件安全可靠工作所容许 的最大应力值。 构件许用应力用 表示，则工程上一般取 塑性材料： 脆性材料： 分别为塑性材料和脆性材料的安全系数。 安全系数 安全系数或许用应力的选定应根 据有关规定或查阅国家有关规范 或设计手册。 通常在静荷设计中取 ，有时可取 ，有时甚至大于3.5以上 安全系数的选取原则充分体现了工程上处理安全与经济一对矛盾的原则，是复杂、审慎的事。 强度条件 设 是发生在轴力最大处的应力 （等直截面杆），则拉伸（压缩） 强度条件为 根据上述强度条件可以解决以下三方面问题： 1） 校核强度 是否满足。 2） 设计截面， 3）确定构件所能承受的最大安全载荷， 进而由 Nmax与载荷的平衡关系得到许可载荷，而对于变截面杆（如阶梯杆）， 不一定在 Nmax处，还与截面积A有关。 例题1 例题2 如图所示铰接正方形结构，各杆的横截面面积都等于25cm2，材料均为铸铁，其许用拉应力 ， 许用压应力 ，试求结构的许可载荷。 续上 （1）求各杆轴力 由对称性知各斜杆的轴力均相同，为 N1。 由节点B（图2-2b）的平衡条件 ，得 ， （拉） 由节点A（图2-2c）的平衡条件 ，得 ，N2=P 续上 （2）求许可载荷 由斜杆的拉伸强度条件 所以 由铅垂杆的压缩强度条件 所以 故结构的许可载荷为 铸铁拉伸应力应变曲线 脆性材料 抗拉强度: 铸铁拉伸的力学性能 拉压 断裂行为 材料的两种失效形式 脆性断裂 塑性屈服与断裂 ? 低碳钢压缩的力学行为 材料压缩的力学性能 拉压 ?st ??sc Et=Ec ? 铸铁压缩的力学行为 ?ｂc ?(4-6)?ｂt 材料压缩的力学性能 拉压 轴向拉压破坏现象分析 观察拉、压破坏试件的断口方向： 拉伸 压缩 低碳钢 与轴线o斜面 轴向拉压 横截面上 ? 最大 与轴线o斜面上 ? 最大 剪断！ 拉断！ 剪断！ 铸铁 与轴线垂直 与轴线o斜面 塑性材料和脆性材料力学性能比较 塑性材料 脆性材料 断裂前有很大塑性变形 断裂前变形很小 抗压能力与抗拉能力相近 抗压能力远大于抗拉能力 延伸率 δ 5% 延伸率 δ 5% 可承受冲击载荷，适合于锻压和冷加工 适合于做基础构件或外壳 材

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