拉伸和压缩.ppt
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1、第五章 拉伸和压缩,51 拉伸和压缩的力学模型 52 拉伸(压缩)时横截面上的内力轴力 53 拉伸(压缩)时横截面上的应力正应力 54 拉伸(压缩)时横截面上的应变线应变 55 应力应变曲线 56 拉伸和压缩的强度条件及其应用 *知识拓展,了解轴向拉伸和压缩时构件的受力与变形特点。 掌握轴向拉伸和压缩时构件的内力、应力的计算方法。 了解胡克定律及其适用条件。建立变形、应变和抗拉(压)刚度的概念。 了解拉伸和压缩时材料的力学性能,并牢记相关的主要参数。 建立安全系数和许用应力的概念,掌握拉伸和压缩时的强度条件及其应用。,51 拉伸和压缩的力学模型,1定义,轴向拉伸在轴向力作用下,杆件产生伸长变形
2、,简称拉伸。 轴向压缩在轴向力作用下,杆件产生缩短变形,简称压缩。,拉伸,压缩,2特点:,受力特点作用于杆件两端的外力大小相等,方向相反,作用线与杆件轴线重合。 变形特点杆件变形是沿轴线方向伸长或缩短。 构件特点等截面直杆。,一、内力 二、内力的计算截面法 三、轴力图,52 拉伸(压缩)时横截面上的内力轴力,一、内力,因外力作用而引起构件内部之间的相互作用力,称为附加内力,简称内力。,1定义,2类型,轴力轴向拉、压变形时的内力,FN或N。 剪力剪切变形时的内力,FQ。 扭矩扭转变形时的内力,MT或T。 弯矩与剪力弯曲变形时的内力,Mw与FQ。,(1)轴向拉、压变形,截面上的内力为轴力与轴线重合
3、。,(2)剪切变形,截面上的内力为剪力与截面平行。,(3)扭转变形,截面上的内力为扭矩作用在横截面内的内力偶。,(4)弯曲变形,截面上的内力为弯矩作用在杆轴线平面内的内力偶(剪力可略去)。,二、内力的计算截面法,截面法取杆件的一部分为研究对象,利用静力学平衡方程求内力的方法。,用截面法求内力的步骤:,(1)截开 将杆件在欲求内力的截面处假想地切开,取其中一部分为研究对象,画出该部分所受的外力。 (2)代替 用截面上的内力来代替去掉部分对选取部分的作用。在计算内力时,一般先假设内力为正。 (3)平衡 列出选取部分的静力学平衡方程,确定未知内力的大小和方向。,当轴力的指向离开截面时,杆受拉,规定轴
4、力为正;反之,当轴力指向截面时,杆受压,规定轴力为负。即拉为正,压为负。,轴力的正负规定:,解题前须知:,(1)当求解存在多个外力作用的杆件的内力时,切忌主观判断而误将截面附近作用的外力当作该截面上的内力。 (2)在两个轴向外力之间取任意截面时,不要在外力作用点切取,因为在外力作用点处的截面上其内力是不确定值。 (3)要正确理解和应用内力的正负号规定。 (4)力的可传性原理在材料力学中不适用。,【例51】如图所示为一液压系统中液压缸的活塞杆。作用于活塞杆轴线上的外力可以简化为F1 = 9.2 kN,F2 = 3.8 kN,F3 = 5.4 kN。试求活塞杆横截面11和22上的内力。,三、轴力图
5、,直观地表明各截面上轴力沿轴线的变化,横坐标X轴表示杆截面的位置,纵坐标表示相应截面上轴力的大小。,轴力为正画在X轴的上方。 轴力为负画在X轴的下方。,53 拉伸(压缩)时横截面上的应力正应力,两根材料一样,横截面不同的杆件,所受外力相同,随着外力的增大,哪一根杆件先断?,1 Pa = 1N/m 1 MPa = 1 N/mm 1 GPa(吉帕)=10 MPa=106 kPa =109 Pa,工程上常用应力来衡量构件受力的强弱程度:,应力构件在外力作用下,单位面积上的内力。 正应力某个截面上,与该截面垂直的应力。 切应力与该截面相切的应力。,应力单位:,正应力的计算,杆件横截面上的正应力; FN
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