2019一级结构工程师《材料力学》知识点:拉(压)杆的应变和胡克定律
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拉(压)杆的应变和胡克定律
(1)变形及应变
杆件受到轴向拉力时,轴向伸长,横向缩短;受到轴向压力时,轴向缩短,横向伸长。如图3-2。
轴向变形 Δl=l1-l
轴向线应变ε=Δl/l
横向变形 Δb=b1-b
横向线应变 ε'=Δb/b
正负号规定 伸长为正,缩短为负。
(2)胡克定律
当应力不超过材料的比例极限时,应力与应变成正比。即 δ=Eε (3-5)
或用轴力及杆件的变形量表示为 Δl=Fnl/EA (3-6)
式中EA称为杆件的抗拉(压)刚度,是表征杆件抵抗拉压弹性变形能力的量。
公式(3-6)的适用条件:
(a)材料在线弹性范围内工作
(b)在计算Δl时,l长度内其N、E、A均应为常量。如杆件上各段不同,则应分段计算,求其代数和得总变形。
(3)泊松比 当应力不超过材料的比例极限时,横向应变与轴向应变之比的绝对值。
表1-1 低碳钢拉伸过程的四个阶段
阶 段图1-5中线段特征点说 明
弹性阶段oab比例极限δp
弹性极限δeδp为应力与应变成正比的最高应力
δe为不产生残余变形的最高应力
屈服阶段bc屈服极限δsδs为应力变化不大而变形显著增加时的最低应力
强化阶段ce抗拉强度δbδb为材料在断裂前所能承受的最大名义应力
局部形变阶段ef产生颈缩现象到试件断裂
表1-2 主要性能指标
性能性能指标说明
弹性性能弹性模量E当
强度性能屈服极限δs材料出现显著的塑性变形
抗拉强度δb材料的最大承载能力
塑性性能延伸率材料拉断时的塑性变形程度
截面收缩率材料的塑性变形程度
强度计算
许用应力 材料正常工作容许采用的最高应力,由极限应力除以安全系数求得。
强度条件:构件工作时的最大工作应力不得超过材料的许用应力。
对轴向拉伸(压缩)杆件
(3-9)
按式(1-4)可进行强度校核、截面设计、确定许克载荷等三类强度计算。
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