軸向拉伸與壓縮課件

軸向拉伸與壓縮課件大綱什么是軸向拉伸和壓縮介紹軸向拉伸和壓縮的概念，以及它們在工程結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用。軸向力的定義和性質(zhì)討論軸向力的定義，包括其方向、作用點和力的類型。軸向應(yīng)力和應(yīng)變分析軸向應(yīng)力和應(yīng)變的概念，以及它們之間的關(guān)系。材料力學(xué)性能探討材料的力學(xué)性能，包括彈性模量、屈服強度、抗拉強度等。課件目標1理解軸向拉伸和壓縮的概念了解軸向拉伸和壓縮的基本定義以及它們在工程中的應(yīng)用。2掌握應(yīng)力應(yīng)變曲線的類型能夠區(qū)分不同材料的應(yīng)力應(yīng)變曲線，并理解它們與材料性能的關(guān)系。3學(xué)習(xí)軸向拉伸和壓縮件的設(shè)計方法掌握軸向拉伸和壓縮件的設(shè)計步驟，并能夠進行基本的結(jié)構(gòu)強度計算。什么是軸向拉伸和壓縮軸向拉伸和壓縮是材料力學(xué)中常見的兩種受力形式。當(dāng)物體受到沿其軸線方向的作用力時，就會發(fā)生軸向拉伸或壓縮。軸向拉伸是指物體受到沿其軸線方向的拉力作用，導(dǎo)致物體伸長。例如，一根鋼筋被吊起時，就會受到軸向拉伸力的作用。軸向壓縮是指物體受到沿其軸線方向的壓力作用，導(dǎo)致物體縮短。例如，一根柱子承載重物時，就會受到軸向壓縮力的作用。軸向力的定義軸向力是指作用在物體軸線方向上的力。當(dāng)軸向力作用在物體上時，物體將會發(fā)生軸向拉伸或壓縮變形。軸向力可以是拉力或壓力，分別對應(yīng)于拉伸和壓縮變形。軸向應(yīng)力的定義軸向應(yīng)力是指作用在物體橫截面上，且垂直于橫截面的力所產(chǎn)生的應(yīng)力。它是單位面積上所受的力，通常用希臘字母σ表示。軸向應(yīng)力可以是拉伸應(yīng)力或壓縮應(yīng)力，取決于力的方向。拉伸應(yīng)力是指作用力試圖拉伸物體，而壓縮應(yīng)力是指作用力試圖壓縮物體。軸向應(yīng)變的定義軸向應(yīng)變是指材料在軸向拉伸或壓縮載荷作用下，其長度變化量與原長度之比。它反映了材料在受力后形狀的改變程度。軸向應(yīng)變是一個無量綱的量，通常用百分比或ppm表示。應(yīng)力應(yīng)變曲線的類型線性彈性行為塑性行為應(yīng)力-應(yīng)變曲線根據(jù)材料的特性可分為不同類型線性彈性行為當(dāng)材料處于線性彈性階段時，應(yīng)力與應(yīng)變之間呈線性關(guān)系，即應(yīng)力的大小與應(yīng)變的大小成正比。當(dāng)外力移除后，材料能夠完全恢復(fù)到原來的形狀。塑性行為永久變形當(dāng)應(yīng)力超過屈服強度時，材料將發(fā)生永久變形，即使應(yīng)力去除后也不會恢復(fù)到原始形狀。應(yīng)變硬化在塑性變形過程中，材料的強度會增加，需要更大的應(yīng)力才能繼續(xù)變形。頸縮當(dāng)材料承受拉伸載荷時，會在斷裂點附近形成一個縮小的區(qū)域，被稱為頸縮。延性材料與脆性材料延性材料延性材料在斷裂前會發(fā)生明顯的塑性變形，例如，鋼材在斷裂前會發(fā)生明顯的拉伸和收縮。脆性材料脆性材料在斷裂前幾乎不發(fā)生塑性變形，例如，玻璃在斷裂前幾乎沒有變形。彈性模量的測定拉伸試驗在拉伸試驗機上加載試樣，測量試樣在不同載荷下的伸長量。應(yīng)力應(yīng)變曲線根據(jù)測量數(shù)據(jù)繪制試樣的應(yīng)力應(yīng)變曲線，確定彈性段斜率。計算彈性模量彈性模量等于應(yīng)力應(yīng)變曲線的彈性段斜率?？估瓘姸鹊臏y定1試樣準備首先，需要準備標準化的試樣。試樣應(yīng)滿足特定尺寸和形狀要求，以確保測試結(jié)果的可比性。2拉伸試驗機將試樣固定在拉伸試驗機上，并以恒定速度拉伸試樣，直到試樣斷裂。3數(shù)據(jù)記錄在拉伸過程中，記錄試樣的拉伸力與伸長量，并繪制應(yīng)力應(yīng)變曲線。4抗拉強度計算抗拉強度是指材料在斷裂前所能承受的最大應(yīng)力，通過應(yīng)力應(yīng)變曲線上的最高點計算得到。屈服強度的測定1定義材料開始發(fā)生永久變形時的應(yīng)力。2測定方法通過拉伸試驗機測定材料的應(yīng)力應(yīng)變曲線，確定屈服點。3影響因素材料的成分、加工工藝、溫度等因素。伸長率的測定1測量斷裂后的標距利用游標卡尺或其他測量工具測量試樣斷裂后的標距2測量原始標距在試樣上標出原始標距，一般為50mm或100mm3計算伸長率伸長率=(斷裂后的標距-原始標距)/原始標距*100%抗壓強度的測定準備試件根據(jù)標準尺寸制備標準的立方體試件，確保試件表面平整光滑。加載測試將試件放置在萬能試驗機上，以恒定速率施加軸向壓力，直到試件破壞。讀取數(shù)據(jù)記錄加載過程中試件的應(yīng)力應(yīng)變曲線，以及試件破壞時的載荷值。計算結(jié)果將破壞時的載荷值除以試件的橫截面積，得到抗壓強度。承載能力的評估1材料強度評估材料的抗拉強度和抗壓強度。2截面尺寸考慮構(gòu)件的橫截面積和形狀。3安全系數(shù)應(yīng)用安全系數(shù)來確保構(gòu)件的可靠性。軸向拉伸件的設(shè)計軸向拉伸件的設(shè)計，需要綜合考慮材料的強度、塑性、彈性模量等因素，以及構(gòu)件的尺寸、形狀、受力情況等。常見的軸向拉伸件設(shè)計方法包括：應(yīng)力設(shè)計法安全系數(shù)法極限狀態(tài)設(shè)計法軸向壓縮件的設(shè)計軸向壓縮件是指承受軸向壓縮力的構(gòu)件。設(shè)計時需要考慮以下因素：材料強度截面尺寸穩(wěn)定性連接方式帶孔構(gòu)件的設(shè)計孔洞對強度影響孔洞的存在會降低構(gòu)件的強度，因此需要根據(jù)孔洞的大小和位置進行合理的計算和設(shè)計。孔洞形狀孔洞的形狀也會影響構(gòu)件的強度，通常情況下圓形孔洞比其他形狀的孔洞更能承受載荷?？锥次恢每锥吹奈恢靡惨M行合理的設(shè)計，盡量避免在構(gòu)件的受力部位開孔。焊接構(gòu)件的設(shè)計焊接是一種常用的連接方式，適用于各種金屬材料。焊接構(gòu)件設(shè)計應(yīng)考慮以下因素：焊接工藝焊縫類型焊縫尺寸焊接材料焊接質(zhì)量控制螺栓連接構(gòu)件的設(shè)計強度計算確保螺栓連接強度滿足設(shè)計要求，防止失效。疲勞壽命評估螺栓連接在循環(huán)載荷下的疲勞壽命，防止斷裂。密封性確保螺栓連接具有良好的密封性能，防止泄漏。設(shè)計案例1橋梁結(jié)構(gòu)橋梁結(jié)構(gòu)是軸向拉伸和壓縮力的典型應(yīng)用。橋梁的設(shè)計需要考慮車輛和行人的重量，以及風(fēng)力和地震等外部力量的影響。建筑結(jié)構(gòu)建筑結(jié)構(gòu)中的柱子和梁也會受到軸向拉伸和壓縮力的作用。需要合理設(shè)計這些構(gòu)件，以確保建筑物的安全性和穩(wěn)定性。設(shè)計案例2桁架結(jié)構(gòu)桁架結(jié)構(gòu)是常見的建筑結(jié)構(gòu)之一，可用于屋頂、橋梁和其他大型建筑物。受力分析由于桁架結(jié)構(gòu)的特殊形狀，我們可以通過受力分析來確定每個桿件的軸向力。材料選擇根據(jù)桁架結(jié)構(gòu)的載荷和尺寸，我們需要選擇合適的材料，例如鋼材、木材或混凝土。設(shè)計案例3橋梁結(jié)構(gòu)橋梁通常采用鋼材或混凝土結(jié)構(gòu)，需要承受巨大的拉伸和壓縮力。高層建筑高層建筑的柱子和梁需要承受巨大的重量，對材料的抗拉強度和抗壓強度有很高的要求。設(shè)計案例41橋梁橋梁的承重主要依靠鋼索和橋面結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)受到軸向拉伸和壓縮力的作用。2纜索纜索承受著橋梁的重量，并將其傳遞到橋塔，承受著巨大的軸向拉伸力。3橋面橋面承受著來自車輛和行人的荷載，并將其傳遞到纜索，承受著軸向壓縮力。設(shè)計案例5橋梁設(shè)計案例5展示了如何使用軸向拉伸與壓縮的知識來設(shè)計一座橋梁。橋梁結(jié)構(gòu)主要由鋼索、橋塔和橋面組成，鋼索承受拉伸力，橋塔承受壓縮力，橋面承受彎曲力。關(guān)鍵設(shè)計設(shè)計重點在于確保鋼索的強度和橋塔的穩(wěn)定性，以承受巨大的載荷并保證橋梁的安全。案例5通過實際應(yīng)用演示了如何進行力學(xué)分析和結(jié)構(gòu)優(yōu)化。課件小結(jié)軸向拉伸與壓縮本課件介紹了軸向拉伸與壓縮的基本概念、應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系、材料性能、設(shè)計方法等內(nèi)容。設(shè)計案例通過多個案例，講解了軸向拉伸與壓縮構(gòu)件的設(shè)計思路和方法。知識點復(fù)習(xí)軸向力軸向力定義，計算方法軸向應(yīng)力應(yīng)力公式，計算方法軸向應(yīng)變應(yīng)變定義，計算方法應(yīng)力應(yīng)