轴向拉伸与压缩ppt课件
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机械工业出版社
4.1 概述
杆件的基本变形形式
扭转变形
弯曲变形
机械工业出版社
4.2 轴向拉伸与压缩的概念
1.工程案例分析
自卸式汽车
凸轮机构
结论：杆件所受的外力或其合力与杆轴线重合，并沿轴 线方向将发生伸长或缩短变形。沿着轴向拉伸或轴向压缩变 形的杆，简称为拉（压）杆。
机械工业出版社
4.2 轴向拉伸与压缩的概念
2.拉（压）杆的受力及变形特点 （1）受力特点：作用于直杆两端的两个外力等值、反向，
作用线与杆的轴线重合。 （2）变形特点：杆件沿轴线方向伸长（或压缩）。
轴向拉伸与压缩变形的计算简图
机械工业出版社
4.2 轴向拉伸与压缩的概念
☆ 想一想 练一练 试判断下列图中所示构件哪些属于轴向拉伸或轴向压
缩变形？
4.3 轴力和横截面上的应力
2.截面法 求构件内力的方法通常采用截面法，用截面法求内力可
归纳为四个字： （1）截：欲求某一横截面的内力，沿该截面将构件假想 地截成两部分。
机械工业出版社
4.3 轴力和横截面上的应力
（2）取：取其中任意部分为研究对象，而弃去另一部分。 （3）代：用作用于截面上的内力，代替弃去部分对留下 部分的作用力。 （4）平：建立留下部分的平衡条件，由外力确定未知的 内力。
机械基础—轴向拉伸与压缩
Copyright 机械工业出版社
案例导入
如图所示为气动连杆夹具，在C端压紧工件。你能否 利用前面所学的知识:
(1)对各构件进行受力分析，并判断哪个构件属于二力 杆；
(2) 保证工件在满足夹紧需求的同时，各构件具有足 够的承载能力。
机械工业出版社
第4单元 轴向拉伸与压缩
1
机械工业出版社
4.3 轴力和横截面上的应力
(3) 轴力图 表示轴力沿杆轴线方向变化的图形称为轴力图。 常取横坐标x表示横截面的位置，纵坐标值表示横截面 上轴力的大小，正的轴力（拉力）画在x轴的上方，负的 轴力（压力）画在x轴的下方。
机械工业出版社
4.3 轴力和横截面上的应力
案例4-1 如图4-10a所示的等截面直杆，受轴向力 F1=15kN， F2=10kN的作用。求出杆件1-1、2-2截面的轴 力，并画出轴力图。
类为杆、板、壳和块。
杆的几何特征是：纵向（长度方向）尺寸远远大于横向（垂直 于长度方向）尺寸。
垂直于杆长的截面称为横截面，各横截面形心的连线称为轴线。 轴线是直线的杆称为直杆；各截面相同的直杆称为等截面直杆（简称 等直杆）
机械工业出版社
4.1 概述
2.杆件变形的基本变形形式
轴向拉伸与压缩变形
剪切与挤压变形
机械工业出版社
4.3 轴力和横截面上的应力
3.轴力与轴力图 （1）轴力的概念：作用线与杆的轴线重合，通过截面的 形心并垂直于杆的横截面的内力，称为轴力，常用符号FN 表示。
机械工业出版社
4.3 轴力和横截面上的应力
（2）轴力符号规定 当轴力的方向与截面外法线n、n′的方向一致时,杆件
受拉，规定轴力为正；反之杆件受压，轴力为负，通常未 知轴力均按正向假设。轴力的单位为牛顿（N）或千牛 （kN）。
概述
2 轴向拉伸与压缩的概念
3 轴力和横截面上的应力
4 轴向拉伸与压缩杆的变形
机械工业出版社
学习目标
理解和掌握强度、刚度、稳定性
1 、内力、应力、应力集中等基本
概念
掌握轴力图的绘制及利用轴力
2 图分析杆件的危险截面。
理解塑性材料和脆性材料的极限应
3
力与许用应力、安全系数之间的关系
机械工业出版社
学习目标
机械工业出版社
4.1 概述
4.1.2 弹性体及其基本假设 1、研究对象：弹性体 2、基本假设： （1）均匀连续性假设； （2）各向同性假设； （3）弹性小变形
1）弹性变形 ； 2）塑性变形；
3）弹性小变形
机械工业出版社
4.1 概述
4.1.3 杆件变形的基本形式 1.构件的基本形式：根据几何形状不同构件可简化分
4.3 轴力 横截面上的应力
2.拉（压）杆横截面上的应力 （1）平面假设：假设在变形过程中，变性前为平面的横 截面，变性后仍为平面，仅仅沿轴线方向平移一段距离。
机械工业出版社
4.3 轴力和横截面上的应力
机械工业出版社
4.3 轴力和横截面上的应力
快速作图法 （1）截面的轴力大小：
FN（FN′）=截面一侧所有外力的代数和
（2）轴力的正负号：截面一侧的合外力方向背离轴 截面时，轴力为正，反之为负。
机械工业出版社
4.3 轴力 横截面上的应力
4.3.2 拉（压）杆横截面上的应力 1.应力的概念：应力表示内力在截面上的密集度。 截面上的应力可以分解： （1）垂直于截面的应力σ称为正应力； （2）平行于截面的应力τ称为切应力。
机械工业出版社
4.2 轴向拉伸与压缩的概念
☆ 想一想 练一练
试分析所示图的气动连杆夹具中，哪些构件的变形为 轴向拉伸或轴向压缩？
机械工业出版社
4.3 轴力和横截面上的应力
4.3.1 拉（压）杆的内力与截面法 1.内力的概念：在外力的作用下，构件的内部将产生
相互作用的力，称为内力。
截面的内力
机械工业出版社
第4单元 轴向拉伸与压缩
5 拉伸和压缩时材料的力学性能
6 轴向拉伸与压缩杆的强度计算
7
应力集中的概念
8
综合案例分析
9
课堂练习
机Biblioteka Baidu工业出版社
4.1 概述
4.1.1 构件的承载能力 材料力学的任务：就是研究构件承载能力。 构件的承载能力包括以下三个方面： （1）强度：是指在承载作用下，构件抵抗破坏的能力。 （2）刚度：是指在承载作用下，构件抵抗变形的能力。 （3）稳定性：是指受压的细长或薄壁构件能够维持原有直 线平衡状态的能力。
3
掌握轴向拉伸与压缩时的变形 计算
4
熟练应用轴向拉伸（压缩）的 强度条件进行强度的三类计算
了解低碳钢和铸铁的力学性能
5
指标及其物理意义
机械工业出版社
学习重点和难点
截面法、轴力与轴力图
1 拉（压）杆横截面上的应力
拉（压）杆的变形计算
2 材料在拉（压）变形时的力学
性能
3 拉（压）杆的强度计算
机械工业出版社
机械工业出版社
4.3 轴力 横截面上的应力
在国际单位制中，应力的单位是牛/米2（N/m2），又 称帕斯卡，简称帕（Pa）。在实际应用中这个单位太小， 通常使用兆帕（MPa ） N/mm2或吉帕（GPa ）。它们的 换算关系为:
1 N/m2 =1Pa 1MPa=106 Pa 1GPa=109 Pa
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4.1 概述
杆件的基本变形形式
扭转变形
弯曲变形
机械工业出版社
4.2 轴向拉伸与压缩的概念
1.工程案例分析
自卸式汽车
凸轮机构
结论：杆件所受的外力或其合力与杆轴线重合，并沿轴 线方向将发生伸长或缩短变形。沿着轴向拉伸或轴向压缩变 形的杆，简称为拉（压）杆。
机械工业出版社
4.2 轴向拉伸与压缩的概念
2.拉（压）杆的受力及变形特点 （1）受力特点：作用于直杆两端的两个外力等值、反向，
作用线与杆的轴线重合。 （2）变形特点：杆件沿轴线方向伸长（或压缩）。
轴向拉伸与压缩变形的计算简图
机械工业出版社
4.2 轴向拉伸与压缩的概念
☆ 想一想 练一练 试判断下列图中所示构件哪些属于轴向拉伸或轴向压
缩变形？
4.3 轴力和横截面上的应力
2.截面法 求构件内力的方法通常采用截面法，用截面法求内力可
归纳为四个字： （1）截：欲求某一横截面的内力，沿该截面将构件假想 地截成两部分。
机械工业出版社
4.3 轴力和横截面上的应力
（2）取：取其中任意部分为研究对象，而弃去另一部分。 （3）代：用作用于截面上的内力，代替弃去部分对留下 部分的作用力。 （4）平：建立留下部分的平衡条件，由外力确定未知的 内力。
机械基础—轴向拉伸与压缩
Copyright 机械工业出版社
案例导入
如图所示为气动连杆夹具，在C端压紧工件。你能否 利用前面所学的知识:
(1)对各构件进行受力分析，并判断哪个构件属于二力 杆；
(2) 保证工件在满足夹紧需求的同时，各构件具有足 够的承载能力。
机械工业出版社
第4单元 轴向拉伸与压缩
1
机械工业出版社
4.3 轴力和横截面上的应力
(3) 轴力图 表示轴力沿杆轴线方向变化的图形称为轴力图。 常取横坐标x表示横截面的位置，纵坐标值表示横截面 上轴力的大小，正的轴力（拉力）画在x轴的上方，负的 轴力（压力）画在x轴的下方。
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4.3 轴力和横截面上的应力
案例4-1 如图4-10a所示的等截面直杆，受轴向力 F1=15kN， F2=10kN的作用。求出杆件1-1、2-2截面的轴 力，并画出轴力图。
类为杆、板、壳和块。
杆的几何特征是：纵向（长度方向）尺寸远远大于横向（垂直 于长度方向）尺寸。
垂直于杆长的截面称为横截面，各横截面形心的连线称为轴线。 轴线是直线的杆称为直杆；各截面相同的直杆称为等截面直杆（简称 等直杆）
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4.1 概述
2.杆件变形的基本变形形式
轴向拉伸与压缩变形
剪切与挤压变形
机械工业出版社
4.3 轴力和横截面上的应力
3.轴力与轴力图 （1）轴力的概念：作用线与杆的轴线重合，通过截面的 形心并垂直于杆的横截面的内力，称为轴力，常用符号FN 表示。
机械工业出版社
4.3 轴力和横截面上的应力
（2）轴力符号规定 当轴力的方向与截面外法线n、n′的方向一致时,杆件
受拉，规定轴力为正；反之杆件受压，轴力为负，通常未 知轴力均按正向假设。轴力的单位为牛顿（N）或千牛 （kN）。
概述
2 轴向拉伸与压缩的概念
3 轴力和横截面上的应力
4 轴向拉伸与压缩杆的变形
机械工业出版社
学习目标
理解和掌握强度、刚度、稳定性
1 、内力、应力、应力集中等基本
概念
掌握轴力图的绘制及利用轴力
2 图分析杆件的危险截面。
理解塑性材料和脆性材料的极限应
3
力与许用应力、安全系数之间的关系
机械工业出版社
学习目标
机械工业出版社
4.1 概述
4.1.2 弹性体及其基本假设 1、研究对象：弹性体 2、基本假设： （1）均匀连续性假设； （2）各向同性假设； （3）弹性小变形
1）弹性变形 ； 2）塑性变形；
3）弹性小变形
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4.1 概述
4.1.3 杆件变形的基本形式 1.构件的基本形式：根据几何形状不同构件可简化分
4.3 轴力 横截面上的应力
2.拉（压）杆横截面上的应力 （1）平面假设：假设在变形过程中，变性前为平面的横 截面，变性后仍为平面，仅仅沿轴线方向平移一段距离。
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4.3 轴力和横截面上的应力
机械工业出版社
4.3 轴力和横截面上的应力
快速作图法 （1）截面的轴力大小：
FN（FN′）=截面一侧所有外力的代数和
（2）轴力的正负号：截面一侧的合外力方向背离轴 截面时，轴力为正，反之为负。
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4.3 轴力 横截面上的应力
4.3.2 拉（压）杆横截面上的应力 1.应力的概念：应力表示内力在截面上的密集度。 截面上的应力可以分解： （1）垂直于截面的应力σ称为正应力； （2）平行于截面的应力τ称为切应力。
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4.2 轴向拉伸与压缩的概念
☆ 想一想 练一练
试分析所示图的气动连杆夹具中，哪些构件的变形为 轴向拉伸或轴向压缩？
机械工业出版社
4.3 轴力和横截面上的应力
4.3.1 拉（压）杆的内力与截面法 1.内力的概念：在外力的作用下，构件的内部将产生
相互作用的力，称为内力。
截面的内力
机械工业出版社
第4单元 轴向拉伸与压缩
5 拉伸和压缩时材料的力学性能
6 轴向拉伸与压缩杆的强度计算
7
应力集中的概念
8
综合案例分析
9
课堂练习
机Biblioteka Baidu工业出版社
4.1 概述
4.1.1 构件的承载能力 材料力学的任务：就是研究构件承载能力。 构件的承载能力包括以下三个方面： （1）强度：是指在承载作用下，构件抵抗破坏的能力。 （2）刚度：是指在承载作用下，构件抵抗变形的能力。 （3）稳定性：是指受压的细长或薄壁构件能够维持原有直 线平衡状态的能力。
3
掌握轴向拉伸与压缩时的变形 计算
4
熟练应用轴向拉伸（压缩）的 强度条件进行强度的三类计算
了解低碳钢和铸铁的力学性能
5
指标及其物理意义
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学习重点和难点
截面法、轴力与轴力图
1 拉（压）杆横截面上的应力
拉（压）杆的变形计算
2 材料在拉（压）变形时的力学
性能
3 拉（压）杆的强度计算
机械工业出版社
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4.3 轴力 横截面上的应力
在国际单位制中，应力的单位是牛/米2（N/m2），又 称帕斯卡，简称帕（Pa）。在实际应用中这个单位太小， 通常使用兆帕（MPa ） N/mm2或吉帕（GPa ）。它们的 换算关系为:
1 N/m2 =1Pa 1MPa=106 Pa 1GPa=109 Pa
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