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1、材力2-2,内容 Chp.2 拉压 2.3 应力 2.4 材料的力学性能 要求 掌握应力计算 学会用应力-应变曲线分析材料 的力学性能，掌握各力学性能指标,4,横截面应力公式 由平衡关系，横截面上 = 0 因此，拉压杆横截面上只存在正应力。 静力学关系,三、斜截面的应力,拉压杆横截面上没有切应力，只有正应力，斜截面上是否也是这样？,横截面面积 A 正应力 =F/A 斜截面面积 A =A/cos 内力 P = F 全应力, = p cos = cos2 , = p sin = cos sin ,分解: 正应力 和切应力 ,可见，斜截面上既有正应力，也有切应力。,讨论,（3） = 90 , = 0
2、 , = 0,（1） = 0 ， max= ， = 0,（2） =45 ， = /2 ， max = /2,应力的“面”的概念。,结论与讨论,由内力求应力需要三方面条件： 静力学条件，变形协调条件，物理关系 2. 拉压杆横截面上的内力只有轴力，因此， 横截面上只存在正应力，没有切应力。 3. 拉压杆横截面上的正应力是均匀分布的, 即 = FN /A 4. 拉压杆的斜截面上一般既有正应力，又有切应力。 正应力最大值位于横截面上，数值为 ；切应力 最大值在与轴线成45角的截面上，数值为 /2.,思考题,拉压杆内只有正应力，没有切应力，这种说法是否正确？说说理由。,2.4 材料在拉压时的力学性能,力
3、学性能mechanical properties又称机械性能，指材料在外力作用下表现出的破坏和变形等方面的特性。 目的确定材料破坏和变形方面的重 要性能指标，以作为强度和变形计 算的依据。 方法试验。,一、拉伸试验和压缩试验,4.加载方式和记录 渐加静载荷由零开始，缓慢增加， 至终值后数值不再变化或变化很小。 记录载荷F 与伸长l 的关系。,1.目的 测定材料拉压时的力学性能,2.设备 全能试验机,3.试件,标距 l , l =10d , l = 5d（圆),二、低碳钢拉伸时的力学性质,低碳钢：含碳量低于0.3,拉伸图,低碳钢拉伸试验拉伸图,拉伸图,2.应力-应变图（- 图）,除去尺寸影响,l
4、 原长,名义应力,名义应变,A初始横截面面积,弹性阶段 elastic stage,比例阶段proportional limit： p,几何意义： - 图比例阶段斜率；,特征应力：,比例极限p proportional limit,物理意义：材料抵抗弹性变形的能力。,特点：变形是完全弹性的, = E,胡克定律 Hookes Law,弹性极限e elastic limit,E弹性模量Young ,modulus of elasticity,单位： Pa, 1 GPa = 109 Pa,屈服阶段 yield stage,特点：材料失去抵抗变形的能力 屈服(流动） yield 特征应力：屈服极限s
5、yield limit Q235钢 s=235MPa,滑移线 slip liens： 方位与轴线成45,原因最大切应力,机理晶格滑移,强化阶段 strengthing stage,特点： 应变硬化 strain hardening 材料恢复变形抗力， - 关系非线性， 滑移线消失， 试件明显变细。,特征应力：强度极限b ultimate strength,颈缩阶段（局部变形阶段） stage of local deformation,特征：颈缩现象 necking 断口：杯口状 有磁性,3. 特征应力,4.卸载定律,拉伸过程中在 某点卸载， - 将按照比例阶 段的规律变化， 直到完全卸载。,卸
6、载,卸载后重新加载， - 则按卸载路径变化，至卸载点附近后则回到未经卸载的曲 线上。,卸载再加载规律,再加载,冷作硬化 cold hardening,在强化阶段卸载，材料的比例极限提高，塑性降低。,工程应用冷拉钢筋,5.塑性指标, 断后伸长率（延伸率）,塑性材料ductile materials 5, 断面收缩率 ,Q235钢 = 60,percent elongation,percentage reduction of area,脆性材料brittle materials 5,Q235钢 = 2030,铸铁 0.5,三、其他塑性材料拉伸,16锰钢,退火球墨铸铁,锰钢,玻璃钢,塑性材料特点 5
7、 问题 对无明显屈服阶段的 塑性材料, 如何确定强度 指标？,塑性应变 等于0.2 时的应力值,名义屈服极限0.2,四、铸铁拉伸,1.强度极限低 b=110160MPa 2.非线性 近似用割线代替 3.无屈服，无颈缩 4. ； 平断口,五、压缩,， p ， ， 与拉伸相同 测不出 试件呈鼓状,低碳钢,压缩试验无意义,拉伸,铸铁, 高于拉伸 （ 接近4倍） 大于拉伸 （接近） 与拉伸不同 斜断口 可制成受压构件,不宜受拉！,结论与讨论,3工程材料按其断后伸长率大小分成两大类： 塑性材料和脆性材料； 塑性材料 脆性材料 4塑性材料和脆性材料的强度指标不同： 塑性材料取或 ， 脆性材料取,强度、变形计算必须了解材料的力学性能； 了解材料的力学性能主要是分析 -曲线； 问题1：如何得到 -曲线？ 问题2：如何分析 -曲线？,5根据卸载定律，一般地一点线应变 由两部 分组成：弹性应变和塑性应变 ；, ,e,p,作业,2-1（b）， 2-3 ， 2-5， 2-22， 2-23,思考题,判断下面的说法是否正确？ 滑移线是切应力造成的。,