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1、第三章應(yīng)力與強(qiáng)度計(jì)算一.內(nèi)容提要本章介紹了桿件發(fā)生基本變形時(shí)的應(yīng)力計(jì)算,材料的力學(xué)性能,以及基本變形的強(qiáng)度計(jì)算。1拉伸與壓縮變形1.1拉(壓)桿的應(yīng)力1.1.1拉(壓)桿橫截面上的正應(yīng)力拉壓桿件橫截面上只有正應(yīng)力,且為平均分布,其計(jì)算公式為?(31)NFA??式中為該橫截面的軸力,A為橫截面面積。NF正負(fù)號(hào)規(guī)定拉應(yīng)力為正,壓應(yīng)力為負(fù)。公式(31)的適用條件:(1)桿端外力的合力作用線與桿軸線重合,即只適于軸向拉(壓)桿件;(2)適用于離
2、桿件受力區(qū)域稍遠(yuǎn)處的橫截面;(3)桿件上有孔洞或凹槽時(shí),該處將產(chǎn)生局部應(yīng)力集中現(xiàn)象,橫截面上應(yīng)力分布很不均勻;(4)截面連續(xù)變化的直桿,桿件兩側(cè)棱邊的夾角時(shí),可應(yīng)用式(31)計(jì)算,020??所得結(jié)果的誤差約為3%。1.1.2拉(壓)桿斜截面上的應(yīng)力(如圖31)圖31拉壓桿件任意斜截面(a圖)上的應(yīng)力為平均分布,其計(jì)算公式為全應(yīng)力(32)cosp????正應(yīng)力(33)2cos?????切應(yīng)力(34)1sin22????式中為橫截面上的應(yīng)力
3、。?正負(fù)號(hào)規(guī)定:由橫截面外法線轉(zhuǎn)至斜截面的外法線,逆時(shí)針轉(zhuǎn)向?yàn)檎?,反之為?fù)。?拉應(yīng)力為正,壓應(yīng)力為負(fù)。??(38)?????1.3材料在拉(壓)時(shí)的力學(xué)性能1.3.1低碳鋼在拉伸時(shí)的力學(xué)性能應(yīng)力——應(yīng)變曲線如圖33所示。圖33低碳鋼拉伸時(shí)的應(yīng)力-應(yīng)變曲線卸載定律:在卸載過(guò)程中,應(yīng)力和應(yīng)變按直線規(guī)律變化。如圖33中dd’直線。冷作硬化:材料拉伸到強(qiáng)化階段后,卸除荷載,再次加載時(shí),材料的比例極限升高,而塑性降低的現(xiàn)象,稱為冷作硬化。如圖33
4、中d’def曲線。圖33中,of’為未經(jīng)冷作硬化,拉伸至斷裂后的塑性應(yīng)變。d’f’為經(jīng)冷作硬化,再拉伸至斷裂后的塑性應(yīng)變。四個(gè)階段四個(gè)特征點(diǎn),見(jiàn)表11。表11低碳鋼拉伸過(guò)程的四個(gè)階段階段圖15中線段特征點(diǎn)說(shuō)明彈性階段oab比例極限p?彈性極限e?為應(yīng)力與應(yīng)變成正比的最高應(yīng)力p?為不產(chǎn)生殘余變形的最高應(yīng)力e?屈服階段bc屈服極限s?為應(yīng)力變化不大而變形顯著增加時(shí)的最低s?應(yīng)力強(qiáng)化階段ce抗拉強(qiáng)度b?為材料在斷裂前所能承受的最大名義應(yīng)力b?
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