机械设计基础力学基础.pptx
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1、工业设计机械基础,1 机械零件工作能力及变形形式2 轴的拉伸和压缩3 剪切和挤压4 圆轴的扭转5 弯曲6 疲劳强度概述,第三章 机械设计力学基础,1 机械零件工作能力及变形形式,一、机械零件的工作能力,工作能力:机械零件不发生失效的安全工作限度。,失效:零件丧失工作能力或达不到设计要求。破坏,常见失效形式:断裂、塑性变形、疲劳破坏、表面磨损、过大的弹性变形、连接松动、打滑等。,对受载零件而言,零件的工作能力为承载能力,主要包括强度和刚度两个方面。,强度:指零件在外载下抵抗断裂和塑性变形的能力。,刚度:指零件在外载下抵抗过大弹性变形的能力。,刚度不足影响强度,刚度不足影响加工精度,二、机械零件变
2、形的基本形式,1.拉伸,2.压缩,3.挤压和剪切,4.扭转,5.弯曲,2 轴的拉伸和压缩,一、横截面上的内力和应力,F,F,外力 内力,平衡方程:Fx=0,FA=F,根据内力并不能判断轴的强度。,应力:截面上单位面积所受内力。,=A,A 内力(N)A横截面面积(mm2),应力单位:MPa=N/mm2,根据应力也不能判断轴的强度。,二、金属材料的力学性能,低碳钢拉伸时的力学性能,标准试样尺寸d0,L0,拉伸试验力-伸长量线图,消除尺寸影响:F 应力=F/A0 l 应变=l/L0,应力-应变线图,弹性阶段:Oa段+ab段,弹性变形,a点应力比例极限,b点应力弹性极限。,屈服阶段:bc段,不增大载荷
3、时,应变明显增大,失去抵抗,称为屈服现象,最低点c点应力屈服极限s。lim=s,强化阶段:cd段,增大变形,需增大拉力,称为材料的强化,最高点d点应力强度极限b。,颈缩阶段:de段,试件局部变细,出现颈缩现象,继续变形所需拉力减小,e点试样断裂。,伸长率:=1 0 0 100%,断面收缩率:=0 1 0 100%,铸铁拉伸时的力学性能,弹性变形无直线部分无屈服现象和颈缩现象断裂时强度极限不高,应变小,lim=b,金属材料压缩时的力学性能,铸铁抗压能力大于抗拉能力。,胡克定律和泊松比,低碳钢拉伸试验时,在比例极限内,应力与应变成正比。,=,E弹性模量,碳钢一般E=190210 GPa,拉伸试验中
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