14轴向变形的力学性能许用应力

轴向变形时材料的力学性能、许用应力教学目的：1、了解塑性材料拉压时的力学性能2、了解脆性材料拉压时的力学性能3、掌握材料拉压过程中的几个重要指标4、掌握容许应力及安全系数的概念重点1、塑性材料和脆性材料在拉压时的力学性能；2、容许应力；难点力学性能的掌握。一、拉伸时材料的力学性能材料的力学性能：（与材料自身性质，加载方式，温度条件有关）—是材料在受力过程中表现出的各种物理性质。在常温、静载条件下，塑性材料和脆性材料在拉伸和压缩时的力学性能。拉伸标准试件：圆截面l=10dl=5d矩形截面Aklk=11.3k=5.6ldrlbra1、低碳钢拉伸时的力学性能oabcef明显的四个阶段1、弹性阶段ob—P比例极限E—e弹性极限tanE2、屈服阶段bc（失去抵抗变形的能力）—s屈服极限3、强化阶段ce（恢复抵抗变形的能力）强度极限—b4、局部径缩阶段efPesb两个塑性指标:%100001lll断后伸长率断面收缩率%100010AAA%5为塑性材料%5为脆性材料低碳钢的%3020—%60为塑性材料0卸载定律及冷作硬化1、弹性范围内卸载、再加载oabcefPesb2、过弹性范围卸载、再加载ddghf即材料在卸载过程中应力和应变是线形关系，这就是卸载定律。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。2、其它材料拉伸时的力学性质对于没有明显屈服阶段的塑性材料，用名义屈服极限σ0.2来表示。o%2.02.03、铸铁拉伸时的性能曲线obt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。σbt—拉伸强度极限（约为140MPa）。它是衡量脆性材料（铸铁）拉伸的唯一强度指标。二、材料压缩时的力学性质试件和实验条件常温、静载1、塑性材料（低碳钢）的压缩屈服极限—S比例极限—p弹性极限—e拉伸与压缩在屈服阶段以前完全相同。E---弹性摸量2、脆性材料（铸铁）的压缩obtbc脆性材料的抗拉与抗压性质不完全相同压缩时的强度极限远大于拉伸时的强度极限btbc低碳钢压缩,愈压愈扁铸铁压缩,约45开裂建筑专业用的混凝土，压缩时的应力–应变图，如图示。混凝土的抗压强度要比抗拉强度大10倍左右。1、安全系数和许用应力工作应力ANK0极限应力塑性材料脆性材料）（2.00S）（bcbtu塑性材料的许用应力sssKK2.0脆性材料的许用应力bbcbbtKKK—安全系数—许用应力。三、安全因数、许用应力、强度条件Kb=2.5~3.0KS=1.4~1.72、强度条件根据强度条件，可以解决三类强度计算问题1、强度校核：已知外载荷、杆件的各部分尺寸以及材料的许用应力，检验危险截面的应力是否满足强度条件。σmax≤[σ]为了使构件不发生拉(压)破坏，保证构件安全工作的条件是：最大工作应力不超过材料的许用应力。这一条件称为强度条件。计算步骤一般是：确定危险截面，计算其工作应力，检验是否满足强度条件，σmax=Nmax/A≤[σ]2、设计截面：已知外载荷及材料的许用应力值，根据强度条件设计杆件横截面尺寸。即满足≤A3、确定许可载荷：已知杆件的横截面尺寸以及材料的许用应力值，确定杆件或整个结构所能承受的最大载荷。既确定杆件最大许用轴力然后确定许可载荷。][maxNANmax三、安全因数、许用应力、强度条件1、安全因数与许用应力塑性材料，当应力达到屈服极限时，构件已发生明显的塑性变形，影响其正常工作，称之为失效，因此把屈服极限作为塑性材料极限应力。脆性材料，直到断裂也无明显的塑性变形，断裂是失效的唯一标志，因而把强度极限作为脆性材料的极限应力。根据失效的准则，将屈服极限与强度极限通称为极限应力()u工作应力—杆件工作时由荷载引起的应力极限应力—使材料丧失正常工作能力的应力把极限应力除以一个大于1的因数，得到的应力值称为许用应力()nu大于1的因数n称为安全因数。许用拉应力()、许用压应力用()tc工程中安全因数n的取值范围，由国家标准规定，一般不能任意改变。