知识点一:拉伸与压缩变形
一、拉伸与压缩时的变形特点
1. 轴向拉压的受力特点:外力(外力的合力)作用线与杆的轴线重合。
2. 轴向拉压的变形特点:
(1)轴向拉伸:杆的变形沿轴向伸长,沿横向缩小。
(2)轴向压缩:杆的变形沿轴向缩短,沿横向变粗。
二、内力与应力
1. 外力:杆件受其它物体的力。
2. 内力:在外力作用下,杆件产生变形,杆件材料内部产生阻止变形的抗力,被称为内力。
(轴力垂直于横截面,并通过横截面的形心,这种内力称为轴力,其中正负判断为:拉力为正,压力为负。)
3. 内力的性质:由外力的作用引起,随外力的增大而增大,反之。
4. 求内力的方法:截面法。
5. 轴力图的绘制:注意正负。
6. 应力:单位面积上的内力。
杆件轴向拉伸和压缩时,应力方向垂直于截面,称为正应力,用符号σ表示。
σ=FN/A 单位:兆帕(MPa)1MPa=106Pa
三、轴向拉伸(压缩)时的变形
1.杆件在轴向拉伸时,将引起轴向尺寸伸长和横向尺寸的缩短;轴向压缩时相反。
2.纵向变形:(1)绝对变形:ΔL=L1(伸长后)-L (原长)
(2)相对变形:单位长度的变形。ε=ΔL/L
3.横向变形:(1)绝对变形:Δb=b1(伸长后)-b
(2)相对变形:单位长度的变形。ε1=Δb/b
4.泊松比:μ=ε1/ε 是材料的固有弹性常数。
5.虎克定律: σ=Eε(E为材料常数,称为弹性模量,单位Pa)
ΔL=FL/EA
知识点2 拉伸与压缩时材料的力学性能
一、低碳钢拉伸与压缩的力学性能
1.低碳钢拉伸时的力学性能(应力-应变曲线图)(识记)
(1)弹性阶段:oaa,段,oa段为一直线,应力σ与应变ε成正比,a点所对应的应力值σp称为材料的比例极限。
(2)屈服阶段:bc 段,σs称为屈服极限,表示抵抗破坏能力的强弱,数值越大,其抵抗能力越强。
(3)强化阶段:cd段,σb称为强度极限,该点为材料拉断前所承受的最大拉应力。
(4)颈缩阶段:de段,在e点时,该材料被拉断。
2.低碳钢压缩时的力学性能(低碳钢压缩时应力-应变曲线)
低碳钢压缩时的比例极限、弹性极限、屈服极限等与拉伸时相同,在屈服阶段后,材料压扁,压缩曲线上偏,但不会断裂。
二、铸铁拉伸压缩时的力学性能
1.铸铁的抗拉强度较低,抗压强度约是抗拉强度的4到5倍,其抗压性能远大于抗压性能。
2.铸铁材料压断时,其断口与轴线成450。
3.铸铁拉伸时的断裂是突然的,衡量铸铁强度的唯一标准是抗拉强度。
4.铸铁不适合做承受拉应力的杆件,适合做承压的基础零件,如机床床身,箱体类零件。
三、塑性与冷作硬化
1.塑性:材料在外力作用下,能产生永久变形而不断裂的能力。
(1)断后伸长率δ=(L1-L0)/L0×100%
(2)断面收缩率ψ=(A0-A1)/A0×100%
通常把δ>5%材料称为塑性材料,把δ<5%材料称为脆性材料。
2.冷作硬化:材料一经受力进入强化阶段,然后卸载,则重新加载时其比例极限和屈服极限将会提高,而断裂后的塑性变形将减小。(可以用来强化钢材)