轴向拉伸与压缩的名词解释
轴向拉伸与压缩的名词解释引言：
轴向拉伸与压缩是物理学领域中常见的概念，用于描述物体在力的作用下的变形情况。本文将对轴向拉伸与压缩进行详细的解释与探讨。
一、轴向拉伸
轴向拉伸是指物体在受到拉力作用下沿着其长度方向发生的变形现象。当外力作用于物体的两端，并朝外拉伸时，物体会在轴向上发生拉伸。拉伸的大小可以通过物体的伸长率来衡量，伸长率定义为单位长度的伸长与初始长度之比。
轴向拉伸现象广泛应用于工程领域，例如建筑中的钢筋，拉伸试验中的拉力传感器等。钢筋在混凝土中起到增强材料的作用，能够抵抗建筑物的拉力。而拉力传感器则是一种能够测量外力大小的传感器，利用了材料的拉伸特性。
二、轴向压缩
轴向压缩是指物体在受到压力作用下沿着其长度方向发生的变形现象。当外力作用于物体的两端，并朝内压缩时，物体会在轴向上发生压缩。压缩的大小可以通过物体的压缩率来衡量，压缩率定义为单位长度的压缩与初始长度之比。
轴向压缩现象同样广泛应用于工程领域。例如，桥梁中的墩柱、压缩试验中的压力传感器等。墩柱是承受桥梁重力和交通荷载的重要结构部件，压缩试验中的压力传感器则是能够测量外力大小的传感器，利用了材料的压缩特性。
三、轴向拉伸与压缩的应用
轴向拉伸与压缩的应用十分丰富，不仅在工程领域中有广泛应用，在其他领域中也有其独特的应用价值。
1. 材料科学：轴向拉伸与压缩是材料性能研究的重要手段。通过对材料在拉伸
和压缩条件下的变形进行测试，可以获得材料的各种力学性能参数，例如抗拉强度、抗压强度等。这对材料的设计和应用具有重要的指导意义。
2. 生物医学：轴向拉伸与压缩在生物医学研究中具有重要的作用。例如，在骨
骼生物力学研究中，可以通过对骨骼的拉伸和压缩测试，了解骨骼力学特性并分析疾病的发生机制。
3. 电子工程：轴向拉伸与压缩的特性也可以应用于电子工程领域。例如，电子
产品中常使用弹性材料来保护内部电路。这些材料可以在外力作用下发生轴向拉伸或压缩，起到减缓冲击力的作用。
结论：
轴向拉伸与压缩是物体在受到力作用下发生的变形现象，广泛应用于工程、材
料科学、生物医学和电子工程等领域。对于理解和研究材料性质、设计和应用结构等方面具有重要意义。掌握轴向拉伸与压缩的性质和特点，对于实际工作和学术研究都具有重要的指导意义。
轴向拉伸与压缩
第七章 轴向拉伸和压缩 一、内容提要 轴向拉伸与压缩是杆件变形的基本形式之一，是建筑工程中常见的一种变形。 (一)、基本概念 1. 内力 由于外力的作用，而在构件相邻两部分之间产生的相互作用力。这里要注意产生内力的前提条件是构件受到外力的作用。 2. 轴力 轴向拉（压）时，杆件横截面上的内力。它通过截面形心，与横截面相垂直。拉力为正，压力为负。 3. 应力 截面上任一点处的分布内力集度称为该点的应力。与截面相垂直的分量σ称为正应力，与截面相切的分量τ称为切应力。轴拉（压）杆横截面上只有正应力。 4. 应变 单位尺寸上构件的变形量。 5. 轴向拉（压） 杆件受到与轴线相重合的合外力作用，产生沿着轴线方向的伸长或缩短的变形，称为轴向拉（压）。 6. 极限应力 材料固有的能承受应力的上限，用σ0表示。 7. 许用应力与安全系数 材料正常工作时容许采用的最大应力，称为许用应力。极限应力与许用应力的比值称为安全系数。 8. 应力集中 由于杆件截面的突然变化而引起局部应力急剧增大的现象，称为应力集中。 (二)、基本计算 1. 轴向拉（压）杆的轴力计算 求轴力的基本方法是截面法。用截面法求轴力的三个步骤：截开、代替和平衡。 求出轴力后要能准确地画出杆件的轴力图。 画轴向拉（压）杆的轴力图是本章的重点之一，要特别熟悉这一内容。 2. 轴向拉（压）杆横截面上应力的计算 任一截面的应力计算公式 A F N =σ 等直杆的最大应力计算公式 A F max N max = σ 3. 轴向拉（压）杆的变形计算 虎克定律 A E l F l N = ?εσE =或 虎克定律的适用范围为弹性范围。 泊松比 εε=μ' 4. 轴向拉（压）杆的强度计算 强度条件 塑性材料： σma x ≤[σ] 脆性材料： σt ma x ≤[σt ] σ c ma x ≤[σc ] 强度条件在工程中的三类应用
工程力学-轴向拉伸与压缩
第6章轴向拉伸与压缩 6.1 轴向拉伸与压缩的概念 受力特征：杆端作用两个力，大小相等、方向相反、外力的作用线与轴线重合。 变形特征：轴向伸长或缩短 6.2 轴向拉伸与压缩时的内力 6.2.1 内力截面法轴力 1.内力【理解】 内力：由外力作用引起的、物体内部相邻部分之间分布内力系的合成。（因抵抗变形所引起的内力的变化量，只与外力有关） 内力有四种形式： （1）沿轴线方向，称为轴力，用N表示； （2）沿横截面切向，称为剪力，用V表示； （3）绕轴线方向转动，称为扭矩，用T表示； （4）绕切面方向力偶，称为弯矩，用M表示。 2.截面法【掌握】 ——假想地用一个截面将构件截开，从而揭示内力并确定内力的方法。 利用截面法求内力的四字口诀是： 截（切）、弃（抛）、代、平。 一切：在求内力的截面处，假想把构件切为两部分； 二弃：弃去一部分，留下一部分作为研究对象。 三代：用内力代替弃去部分对保留部分的作用力。 四平：研究的保留部分在外力和内力的共同作用下也应平衡，建立平衡方程，由已知外力求出各内力分量。 3.轴力【掌握】 定义：轴向拉压杆的内力称为轴力。其作用线与杆的轴线重合，用符号N 表示。 符号：轴力方向离开截面为正，反之为负，即：拉伸为正，压缩为负。 单位：N，kN 计算轴力的法则：任意横截面的内力（轴力）等于截面一侧所有外力的代数和。 6.2.2 轴力图 以一定的比例尺，用平行于轴线的坐标表示横截面的位置，垂直于杆轴线的坐标表示横截面上轴力的数值，以此表示轴力与横截面位置关系的几何图形，称为轴力图。
画轴力图的意义： ① 反映出轴力与截面位置的变化关系，较直观； ② 反映出最大轴力的数值及其所在面的位置，即危险截面位置，为强度计算提供依据。 轴力图的突变规律： (1) 在两个外力之间的区段上，轴力为常数，轴力图为与基线平行的直线； (2) 在外力施加处轴力图要发生突变，突变值等于外力值。 (3) 轴力突变的方向与外力对构件的作用有关，外力使构件受拉/压，轴力向正/负方向突变。 画轴力图注意事项： （1）轴力图应封闭； （2）图中直线表示截面位置对应的轴力数值，因此，应垂直于轴线，而不是阴影线，画时也可省略； （3）轴力图的位置应和杆件的位置相对应。轴力的大小，按比例画在坐标上，并在图上标出代表点数值。 （4）轴力图应标出轴力数值、正负号、单位。 （5）习惯上将正值（拉力）的轴力图画在坐标的正向；负值（压力）的轴力图画在坐标的负向。 6.3 轴向拉伸与压缩时的应力 应力——截面上分布内力的集度。 6.3.1 轴向拉压杆件横截面的应力 应力求解公式：N F A σ= 应力符号规定：当轴向力为正时，正应力为正（拉应力），反之为负（压应力）。 由公式可以看出，截面积有变化、轴力有变化处，应力可能有变化，需要单独计算。 6.3.2 斜截面的应力 2cos ασσα= s i n 22 ασ τα= 斜截面上剪应力方向规定：取保留截面内任一点为矩心，当对矩心顺时针转动时为正，反之为负。 讨论 （1）ασ、ατ均为α的函数，随斜截面的方向而变化。 （2）当0=α°时，σ=σαmax 、0=τα横截面上。 当45=α°时，2σ= ταmax 、2 σ=σα
第六章 轴向拉伸和压缩
第六章 轴向拉伸和压缩 § 6-1 轴向拉伸和压缩的概念及实例 当杆件的受力特点为：外力或外力的合力作用线与杆件轴线重合。变形形式为：杆件沿轴线方向的伸长或缩短，且横向尺寸也发生变化时，则称为轴向拉伸和压缩变形。 在实际工程中，由于截面几何尺寸的误差，材料质量的不均匀，荷载位置的偏差以及施工等原因，理想的轴向受力杆件是不存在的。但是在设计中，对以恒荷载为主的多层房屋的中间柱以及屋架的腹杆等构件，可近似简化为轴向受压杆件；屋架的下弦杆可近似简化为轴向受拉杆件，如图)(16c -。 § 6-2 轴向拉伸（压缩）杆横截面上的正应力 一、应力的概念 前面所讨论的内力，是截面上分布内力的合力，它表示截面上总的受力情况。但是仅凭内力的大小不能解决构件的强度问题。这种内力在截面上的分布集度即为应力。 (a ) (b ) 图26- 为了确定某一截面上任一点O 的应力，可以在该点取一微小面积A ?，如图)(26a -所示。A ?上微内力的合力为P ?。则A ?上的平均应力为 m p = A P ?? 式（16-） 二、轴向拉（压）杆横截面上的正应力 为了确定轴向拉（压）杆横截面上的应力分布情况，必须了解内力在其横截面上的分布规律。内力与变形是相关联的，所以可以通过实验来观察和研究轴向拉（压）杆的变形，从而得出内力在横截面上的分布规律。 三、危险截面和危险点 最大应力所在的横截面称为危险截面，也即可能是最先破坏的横截面。危险截面上最大应力所在的点为危险点。对于受轴向拉压变形时的等截面杆而言，由内力计算公式可知，最大内力所在的截面即为危险截面。而对于受轴向拉压变形时的变截面杆而言，不能单凭内力来判定危险截面，则须根据内力和横截面面积的大小，分别计算各横截面的正应力，然后比较得出最大正应力，则最大正应力所在的横截面为危险截面。由于轴向拉压杆横截面上的正应力是均匀分布的，因此，危险截面上的任一点的大小都相同，因而危险截面上的所有点都是危险点。
材料力学网上作业题参考答案
东北农业大学网络教育学院 材料力学网上作业题（2015更新版） 绪论 一、名词解释 1.强度 2. 刚度 3. 稳定性 4. 变形 5. 杆件 6.板或壳 7.块体 二、简答题 1．构件有哪些分类 2. 材料力学的研究对象是什么 3. 材料力学的任务是什么 4. 可变形固体有哪些基本假设 5. 杆件变形有哪些基本形式 6. 杆件的几何基本特征 7.载荷的分类 8. 设计构件时首先应考虑什么问题设计过程中存在哪些矛盾 第一章轴向拉伸和压缩 一、名词解释 1.内力 2. 轴力 3.应力 4.应变 5.正应力 6.切应力 7.伸长率 8.断面收缩率 9. 许用应力 10.轴 向拉伸 11. 冷作硬化 二、简答题 1.杆件轴向拉伸或压缩时，外力特点是什么 2. 杆件轴向拉伸或压缩时，变形特点是什么 3. 截面法求解杆件内力时，有哪些步骤 4.内力与应力有什么区别 5.极限应力与许用应力有什么区别 6.变形与应变有什么区别 7.什么是名义屈服应力 8.低碳钢和铸铁在轴向拉伸时，有什么样的力学特性 9.强度计算时，一般有哪学步骤 10.什么是胡克定律 11.表示材料的强度指标有哪些 12.表示材料的刚度指标有哪些 13.什么是泊松比 14. 表示材料的塑性指标有哪些 15.拉压杆横截面正应力公式适用范围是什么 16.直杆轴向拉伸或压缩变形时，在推导横截面正应力公式时，进行什么假设 三、计算题 1. 试用截面法求下列各杆指定截面的轴力。
2. 试用截面法求下列各杆指定截面的轴力。 3. 试用截面法求下列各杆指定截面的轴力。 4. 试用截面法求下列各杆指定截面的轴力。 5. 试用截面法求下列各杆指定截面的轴力。 6. 试用截面法求下列各杆指定截面的轴力。 7 高炉装料器中的大钟拉杆如图a所示，拉杆下端以连接楔与大钟连接，连接处拉杆的横截面如图b所示；拉杆上端螺纹的小径d = 175 mm。已知作用于拉杆上的静拉力F=850 kN，试计算大钟拉杆横截面上的最大静应力。 8 一桅杆起重机如图所示，起重杆AB为一钢管，其外径D = 20 mm，内径d≈18 mm；钢绳CB的横截面面积为10 mm2。已知起重量F = 2 000 N，试计算起重杆和钢丝绳横截面上的应力。 9 一长为300 mm的钢杆，其受力情况如图所示。已知杆横截面面积A=1000 mm2， 材料的弹性模量E = 200 GPa，试求： (1) AC、CD、DB各段横截面上的应力和纵向变形； (2) AB杆的总纵向变形。 10. 一圆截面阶梯杆受力如图所示，已知材料的弹性模量E = 200 GPa，试求各段的横截面上应力和纵向应变。 11. 如图所示结构的AB杆为钢杆，其横截面面积A1= 600 mm2，许用应力[σ]=140 MPa；BC杆为木杆，横 σ]= MPa。试求最大许可载荷F。 截面面积A2= 30000 mm2，许用压应力[c 第二章剪切 一、名词解释 1.剪切 2. 剪力 3.剪切面 4.挤压面 5.挤压应力 6. 挤压力 二、简答题 1.切应力与正应力有何区别 2.挤压面与计算挤压面是否相同 3.挤压与压缩有什么区别 4.连接件上的剪切面、挤压面与外力方向有什么关系 5.构件连接部位应满足哪几方面的强度条件如何分析连接件的强度 6.挤压面为半圆柱面时，如何找挤压面 7.在剪切问题中，挤压应力进行什么假设 三、计算题 1. 一螺栓连接如图所示，已知F=200 kN，δ=20 mm，螺栓材料的许用切应力[]=80 MPa，试求螺栓的直径。
材料力学(机械工业出版社)知识小结第一章 轴向拉伸和压缩.
第一章轴向拉伸和压缩 1–1轴向拉压的概念及实例 一、概念 轴向拉压的外力特点：外力的合力作用线与杆的轴线重合。 轴向拉压的变形特点：杆的变形主要是轴向伸缩，伴随横向缩扩。 轴向拉伸，对应的力称为拉力。 轴向压缩，对应的力称为压力。 二、工程实例 1–2轴力及轴力图 一、轴力 拉压杆外力作用所引起的内力系的合力是沿轴线方向的一个力，故称为轴力，用N 表示。 2.轴力——轴向拉压杆的内力，用N 表示。 3.轴力的正负规定: N 与外法线同向,为正轴力(拉力) N 与外法线反向,为负轴力(压力) 三、轴力图——N (x )的图象表示。 意义：①反映出轴力与横截面位置变化关系，较直观； ②确定出最大轴力的数值及其所在横截面的位置，即确定危险截面位置，为强度计算提供依据。 1–3截面上的应力及强度条件 一、拉（压）杆横截面上的应力 1.变形规律试验及平面假设： 平面假设：原为平面的横截面在变形后仍为平面。纵向纤维变形相同。自：平面为平面 均匀材料、均匀变形，内力当然均匀分布。 2.拉伸应力：A x N )( =σ 轴力引起的正应力——σ：在横截面上均布。 3.危险截面及最大工作应力： 危险截面：内力最大的面，截面尺寸最小的面。 危险点：应力最大的点。 )) ()(max( max x A x N =σ 4.强度设计准则（Strength Design ）： 保证构件不发生强度破坏并有一定安全余量的条件准则。 [] )) ()(max( max σσ≤=x A x N 其中：[σ]—构件的许用应力，σmax --危险点的最大工作应力。 自：工作应力应小于许用应力 关于许用应力--[σ]：[]n jx σσ=
材料力学第2章-拉伸、压缩与剪切
第2章 拉伸、压缩与剪切 1、轴向拉伸与压缩概念：作用于杆件上的外力合力的作用线与杆件轴线重合，杆件变形是沿轴线方向的伸长或缩短。 2、直杆轴向拉伸或压缩时横截面上的内力与应力 内力：把拉伸时的轴力（轴力背向截面）为正，压缩时轴力（轴力指向截面）为负。 应力：平面假设（变形前原为平面的横截面，变形后仍保持为平面且仍垂直于轴线。）规定：拉应力为正，压应力为负。 A F A dA F N A N = ⇒==⎰σσσ 式中N F 为轴力，A 为横截面面积，σ为正应力。 3、直杆轴向拉伸或压缩时斜截面上的应力 ασσα2cos = αστα2sin 2 = 式中ασ和ατ分别为斜截面的正应力和切应力，σ为横截面的正应力，α为斜截面与横截面的夹角。 4、材料拉伸时的力学性能 应变：l l ∆=ε l ∆为伸长量，l 为原始长度。 （1）弹性阶段：应力σ与应变ε成正比，即εσE =。其中E 为与材料有关的比例常数，为弹性模量。直线部分的最高点a 所对应的应力p σ为比例极限。b 点所对应的应力e σ为弹性极限。
（2）屈服阶段：通常把下屈服极限称为屈服极限或屈服点，用s σ表示。其是衡量材料强 度的重要指标。 （3）强化阶段：强化阶段中的最高点e 所对应的应力b σ是材料能承受的最大应力，称为 强度极限。其是衡量材料强度的另一重要指标。（4）局部变形阶段：某一局部的横向尺寸急剧缩小，形成缩颈现象。 伸长率：%1001⨯-= l l l δ 塑性材料：%5>δ 脆性材料：%5<δ 断面收缩率：%1001⨯-=A A A ψ A 为原始横截面积，1A 为最小横截面积 5、材料压缩时的力学性能 低碳钢压缩时的弹性模量E 和屈服极限s σ与拉伸时相同。但是得不到强度极限。铸铁的抗 压强度极限比抗拉极限高5~4倍。 6、失效、安全因数和强度计算 脆性材料断裂时的应力是强度极限b σ，塑性材料屈服时的应力是屈服极限s σ，这二者是 构件失效时的极限应力。 塑性材料：[]s s n σσ= 脆性材料：[]b b n σσ= 式中，大于1的因数s n 或b n 称为安全因数。 构件轴向拉伸或压缩时的强度条件为[]σσ≤= A F N 7、轴向拉伸或压缩时的变形 轴向线应变l l ∆= ε 横截面应力A F A F N ==σ 应力与应变εσE = 综合上式得：EA Fl EA l F l N ==∆ 其中EA 称为杆件的抗拉（抗压）刚度。 泊松比：当应力不超过比例极限时，横向应变'ε与轴向应变ε之比的绝对值是一个常数，即με ε=' μ即为横向变形因数或泊松比。 8、剪切与挤压的实用计算 剪切时的切应力：A F s =τ 强度条件：[]ττ≤=A F s 挤压时的挤压应力：bs bs A F = σ 强度条件：[]bs bs bs A F σσ≤=
轴向拉伸与压缩
材料力学 第一讲轴向拉伸与压缩 【内容提要】 材料力学主要研究构件在外力作用下的变形、受力与破坏、失效的规律。为设计既平安可靠又经济合理的构件，提供有关强度、刚度与稳定性分析的根本理论与方法。 【重点、难点】 重点考察根本概念，掌握截面法求轴力、作轴力图的方法，截面上应力的计算。 【内容讲解】 一、根本概念 强度——构件在外力作用下，抵抗破坏的能力，以保证在规定的使用条件下，不会发生意外的断裂或显著塑性变形。 刚度——构件在外力作用下，抵抗变形的能力，以保证在规定的使用条件下不会产生过分的变形。 稳定性——构件在外力作用下，保持原有平衡形式的能力，以保证在规定的使用条件下，不会产生失稳现象。 杆件——一个方向的尺寸远大于其它两个方向的尺寸的构件，称为杆件或简称杆。 根据轴线与横截面的特征，杆件可分为直杆与曲杆，等截面杆与变截面杆。 二、材料力学的根本假设 工程实际中的构件所用的材料多种多样，为便于理论分析，根据它们的主要性质对其作如下假设。
(一)连续性假设——假设在构件所占有的空间内均毫无空隙地充满了物质，即认为是密实的。这样，构件内的一些几何量，力学量(如应力、位移)均可用坐标的连续函数表示，并可采用无限小的数学分析方法。 (二)均匀性假设——很设材料的力学性能与其在构件中的位置无关。按此假设通过试样所测得的材料性能，可用于构件内的任何部位(包括单元体)。 (三)各向同性假设——沿各个方向均具有相同力学性能。具有该性质的材料，称为各向同性材料。 综上所述，在材料力学中，一般将实际材料构件，看作是连续、均匀和各向同性的可变形固体。 三、外力内力与截面法 (一)外力对于所研究的对象来说，其它构件和物体作用于其上的力均为外力，例如载荷与约束力。 外力可分为：外表力与体积力；分布力与集中力；静载荷与动载荷等。 当构件(杆件)承受一般载荷作用时，可将载荷向三个坐标平面(三个平面均通过杆的轴线，其中两个平面为形心主惯性平面)内分解，使之变为两个平面载荷和一个扭转力偶作用情况。在小变形的情况下，三个坐标平面内的力互相独立，即一个坐标平面的载荷只引起这一坐标平面内的内力分量，而不会引起另一坐标平面内的内力分量。此即小变形条件的叠加法。 (二)内力与截面法 内力在外力作用下，构件发生变形，同时，构件内部相连各局部之间产生相互作用力，由于外力作用，构件内部相连两局部之间的相互作用力，称为内力。 截面法将构件假想地截(切)开以显示内力，并由平衡条件建立内力与局部外力间的关系或由局部外力确定内力的方法，称为截面法。
工程力学第五章：轴向拉伸和压缩
第五章轴向拉伸和压缩 §5-1 轴向拉伸和压缩的概念及工程实例 变形特点：杆件产生沿轴线方向的伸长或缩短。 §5-2 拉（压）杆的强度计算 一、内力、截面法、轴力轴力图 1．内力——在物体内部相邻部分之间相互的作用力，本质，由外力引起，物体内相邻部分之间分布内力系合成的力。（也叫抗力） 2．求内力的方法——截面法 在研究杆件的内力时，用一平面将构件假杰 地截开成两段，使内力暴露出来，然后研究其中 一段的平衡，求得内力的大小和方向。 具体步骤①截开 ②代替 ③平衡 P71上面具体步骤N1=P2 3．轴力 轴力——与杆轴线重合，垂直于模截面，并 通过其形心，这种内力既为轴力（用N表示） 符号规定：杆件变形是纵向伸长轴力为正（拉） 杆件变形是纵向缩短轴力为负（压） 注意：力的可移性原理不能同时使用。 4．轴力图 轴力图：按一定的比例尺，用平行于杆轴线的坐标表示横截面的位置，用垂直杆轴线的坐标表示横截面上的轴力的数值，从而给出表示轴力与截面 位置关系的图线。
在轴力图上很容易求出极值。max N 二、应力的概念，拉（压）杆横截面上的应力 1．应力——工程上将内力分布的密集强度（简称集度）称为应力。 2．平均应力——单位面积上的内力集度。 A P P ∆∆= 3．某一平面上一点处的应力x dA dP A P P A = ∆∆=→∆0sin （失量） 4．应力的分类 总应力 正应力（σ） （法） 剪应力（L ） （切） 5．应力的特征 ① 应力是关于某一点而定义的 ② 应力是矢量 ③ 应力的单位 P a 1MP a =103KP a =106P a 1P a =1N/m 2 应力的量纲 ML -1T -2 ④ 截面内力为应力与面积之积。 6．拉（压）杆横截面上的应力 假设： 横截面在杆变形之后仍为平面（平面假设） 材料均匀 内力均匀 正应力：A N =σ 正应力的符号与轴力一致，轴力最大的横截面正应力也最大——危险截面 应力集中——由于杆件几何因素变化所引起的局部应力急剧增大的现象。 三、拉（压）杆斜面上的应力分析 （难点）
材料力学作业
材料力学作业 绪论 一、名词解释 1. 强度：构件应有足够的抵抗破坏的能力。 2. 刚度：构件应有足够的抵抗变形的能力。 3. 稳定性：构件应有足够的保持原有平衡形态的能力。 4.变形:在外力作用下，构件形状和尺寸的改变。 5.杆件：空间一个方向的尺寸远大于其他两个方向的尺寸，这种弹性体称为杆或杆件。 6. 板或壳：空间一个方向的尺寸远小于其他两个方向的尺寸，且另两个尺寸比较接近，这种弹性体称为板或壳。 7. 块体：空间三个方向具有相同量级的尺度，这种弹性体称为块体。 二、简答题 1.答：根据空间三个方向的几何特性，弹性体大致可分为：杆件；板或壳；块体。 2. 答：单杆 3. 答：材料力学的任务就是在满足强度、刚度和稳定性的要求下，为设计既经济又安全的构件，提供必要 的理论基础和计算方法。 4. 答：均匀性假设；连续性假设；各项同性假设。 5. 答：轴向拉伸或轴向压缩；剪切；扭转；弯曲。 6. 答：杆件长度方向为纵向，与纵向垂直的方向为横向。 7.答：就杆件外形来分，杆件可分为直杆、曲杆和折杆；就横截面来分，杆件又可分为等截面杆和变截面杆等；实心杆、薄壁杆等。 8. 答：若构件横截面尺寸不大或形状不合理，或材料选用不当，将不能满足强度、刚度、稳定性。如果加 大横截面尺寸或选用优质材料，这虽满足了安全要求，却多使用了材料，并增加了成本，造成浪费。因此，在设计时，满足强度、刚度和稳定性的要求下，为设计既经济又安全的构件，提供必要的理论基础和计算方法。 第一章 轴向拉伸和压缩 一、名词解释 1.内力：物体内部某一部分与另一部分间相互作用的力称为内力。 2.轴力：杆件任意横截面上的内力，作用线与杆的轴线重合，即垂直于横截面并通过其形心。这种内力称 为轴力。 3.应力：△A 上分布内力的合力为F ?。因而得到点的应力0lim A F p A ?→?=?。反映内力在点的分布密度的程 度。 4.应变：单位长度的伸长来衡量杆件的变形程度为应变。 5.正应力：作用线垂直于横截面的应力称为正应力。 6.切应力：作用线位于横截面内的应力称为剪应力或切应力。
轴向拉伸与压缩的名词解释
轴向拉伸与压缩的名词解释引言： 轴向拉伸与压缩是物理学领域中常见的概念，用于描述物体在力的作用下的变形情况。本文将对轴向拉伸与压缩进行详细的解释与探讨。 一、轴向拉伸 轴向拉伸是指物体在受到拉力作用下沿着其长度方向发生的变形现象。当外力作用于物体的两端，并朝外拉伸时，物体会在轴向上发生拉伸。拉伸的大小可以通过物体的伸长率来衡量，伸长率定义为单位长度的伸长与初始长度之比。 轴向拉伸现象广泛应用于工程领域，例如建筑中的钢筋，拉伸试验中的拉力传感器等。钢筋在混凝土中起到增强材料的作用，能够抵抗建筑物的拉力。而拉力传感器则是一种能够测量外力大小的传感器，利用了材料的拉伸特性。 二、轴向压缩 轴向压缩是指物体在受到压力作用下沿着其长度方向发生的变形现象。当外力作用于物体的两端，并朝内压缩时，物体会在轴向上发生压缩。压缩的大小可以通过物体的压缩率来衡量，压缩率定义为单位长度的压缩与初始长度之比。 轴向压缩现象同样广泛应用于工程领域。例如，桥梁中的墩柱、压缩试验中的压力传感器等。墩柱是承受桥梁重力和交通荷载的重要结构部件，压缩试验中的压力传感器则是能够测量外力大小的传感器，利用了材料的压缩特性。 三、轴向拉伸与压缩的应用 轴向拉伸与压缩的应用十分丰富，不仅在工程领域中有广泛应用，在其他领域中也有其独特的应用价值。
1. 材料科学：轴向拉伸与压缩是材料性能研究的重要手段。通过对材料在拉伸 和压缩条件下的变形进行测试，可以获得材料的各种力学性能参数，例如抗拉强度、抗压强度等。这对材料的设计和应用具有重要的指导意义。 2. 生物医学：轴向拉伸与压缩在生物医学研究中具有重要的作用。例如，在骨 骼生物力学研究中，可以通过对骨骼的拉伸和压缩测试，了解骨骼力学特性并分析疾病的发生机制。 3. 电子工程：轴向拉伸与压缩的特性也可以应用于电子工程领域。例如，电子 产品中常使用弹性材料来保护内部电路。这些材料可以在外力作用下发生轴向拉伸或压缩，起到减缓冲击力的作用。 结论： 轴向拉伸与压缩是物体在受到力作用下发生的变形现象，广泛应用于工程、材 料科学、生物医学和电子工程等领域。对于理解和研究材料性质、设计和应用结构等方面具有重要意义。掌握轴向拉伸与压缩的性质和特点，对于实际工作和学术研究都具有重要的指导意义。
轴向拉伸和压缩
第六章轴向拉伸和压缩 第一节轴向拉伸和压缩时的内力 一、轴向拉伸和压缩的概念 在工程中，经常会遇到轴向拉伸或压缩的杆件，例如图6－1所示的桁架的竖杆、斜杆和上下弦杆，图6－2所示起重架的1、2杆和做材料实验用的万能实验机的立柱。作用在这些杆上外力的合力作用线与杆轴线重合。在这种受力情况下，杆所产生的变形主要是纵向伸长或缩短。产生轴向拉伸或压缩的杆件称为拉杆或压杆。b5E2RGbCAP 二、内力的概念 我们知道，物体是由质点组成的，物体在没有受到外力作用时，各质点间本来就有相互作用力。物体在外力作用下，内部各质点的相对位置将发生改变，其质点的相互作用力也会发生变化。这种相互作用力由于物体受到外力作用而引起的改变量，称为“附加内力”，简称为内力。p1EanqFDPw 内力随外力的增大、变形的增大而增大，当内力达到某一限度时，就会引起构件的破坏。因此，要进行构件的强度计算就必须先分析构件的内力。DXDiTa9E3d
三、截面法·轴力·轴力图 求构件内力的基本方法是截面法。下面通过求解图6－3 轴向拉伸与压缩的变形概念 轴向拉伸与压缩是材料在受到外力作用下发生的一种变形形式。这两种变形形式本质上都是由于材料内部的原子或分子受到外力的影响而改变了其平衡位置从而引起的。轴向拉伸与压缩的变形概念可以通过弹簧的拉伸与压缩来加以理解。 首先我们来看轴向拉伸的变形。当作用在弹簧两端的力朝相反方向拉伸时，弹簧会发生轴向拉伸的变形。这是因为受到拉力的作用，弹簧内部原子或分子之间的间距增大，原本处于平衡位置的原子或分子会发生位移，使得整个弹簧长度增加。这种拉力作用下的变形被称为轴向拉伸变形。 接下来我们来看轴向压缩的变形。当作用在弹簧两端的力朝相同方向压缩时，弹簧会发生轴向压缩的变形。这是因为受到压力的作用，弹簧内部原子或分子之间的间距减小，原本处于平衡位置的原子或分子会发生位移，使得整个弹簧长度减小。这种压力作用下的变形被称为轴向压缩变形。 轴向拉伸与压缩的变形概念实际上可以通过 杨氏模量来更加详细地描述。杨氏模量是一个材 料的机械特性参数，它描述了材料在轴向拉伸和 压缩变形时的抵抗能力。杨氏模量越大，材料的 抵抗能力越强，抗拉强度也就越大。相反地，杨 氏模量越小，材料的抗拉强度越低。 在材料实际应用中，轴向拉伸与压缩的变形 是非常常见的。比如在建筑、桥梁、汽车、飞机 等工程领域中，钢材往往被用于受力构件中，它 能够在受到拉力或压力时保持较好的稳定性。而 在金属加工、塑料成型等制造领域中，轴向拉伸 与压缩的变形则常常是一种设计和生产工艺。例 如在金属加工中，通过轴向拉伸可以制造出细丝，而通过轴向压缩则可以制造出坯料。 总结起来，轴向拉伸与压缩是材料在受到外 力作用下发生的一种变形形式。轴向拉伸是指材 料的长度增加，原子或分子之间的间距变大；轴 向压缩是指材料的长度减小，原子或分子之间的 间距变小。这两种变形形式与杨氏模量密切相关，它描述了材料在受力时的抵抗能力。在工程和制 造领域中，轴向拉伸与压缩的变形是非常常见的，它们对于材料的选择、设计和生产工艺具有重要 第4章轴向拉伸与压缩 4.1 轴向拉伸与压缩的概念 在建筑物和机械等工程结构中，经常使用受拉伸或压缩的构件。例如图4.1所示液压传动中的活塞杆，工作时以拉伸和压缩变形为主。图4.2所示拧紧的螺栓，螺栓杆以拉伸变形为主。 图4.1 图4.2 图4.3所示拔桩机在工作时，油缸顶起吊臂将桩从地下拔起，油缸杆受压缩变形，桩在拔起时受拉伸变形，钢丝绳受拉伸变形。图4.4所示桥墩承受桥面传来的载荷，以压缩变形为主。 图4.3 图4.4 图4.5所示钢木组合桁架中的钢拉杆，以拉伸变形为主。图4.6所示厂房用的混凝土立柱以压缩变形为主。 图4.5 图4.6 在工程中以拉伸或压缩为主要变形的构件，称为拉、压杆，若杆件所承受的外力或外力合力作用线与杆轴线重合，称为轴向拉伸或轴向压缩。 4.2 轴向拉(压)杆的内力与轴力图 4.2.1 拉压杆的内力 在轴向外力F 作用下的等直杆，如图4.7（a ）所示，利用截面法，可以确定n m -横截面上的唯一内力分量为轴力N F ，其作用线垂直于横截面并通过形心，如图4.7（b ）所示。 图4.7 利用平衡方程 0=∑x F 得 F F =N 通常规定：轴力N F 使杆件受拉为正，受压为负。 4.2.2 轴力图 为了表明轴力沿杆轴线变化的情况，用平行于轴线的坐标表示横截面的位置，垂直于杆轴线的坐标表示横截面上轴力的数值，以此表示轴力与横截面位置关系的几何图形，称为轴力图。作轴力图时应注意以下几点： 1、轴力图的位置应和杆件的位置相对应。轴力的大小，按比例画在坐标上，并在图上标出代表点数值。 2、习惯上将正值（拉力）的轴力图画在坐标的正向；负值（压力）的轴力图画在坐标的负向。 例题4.1 一等直杆及受力情况如图（a ）所示，试作杆的轴力图。如何调整外力，使杆上轴力分布得比较合理。 例题4.1图 解：（1）、求AB 段轴力 用假设截面在1–1处截开，设轴力F N 为拉力，其指向背离横截面，由平衡方程得 kN 5N1 F （图b ） 第二章 轴向拉伸和压缩 §2−1 轴向拉伸和压缩的概念 F (图2−1)则为轴向拉伸，此时杆被 2−1虚线)；若作用力F 压缩杆件( 图 (图2−2工程中许多构件，(图2−3)、各类 (图2−4)等，这类结构的构 2−1和图2−2。 § 2−2 内力·截面法·轴力 及轴力图 一、横截面上的内力——轴力 图2−5a 所示的杆件求解横截面m −m 的内力。按截面法求解步骤有：可在 此截面处假想将杆截断，保留左部分或右 部分为脱离体，移去部分对保留部分的作用，用内力来代替，其合力F N ，如图2−5b 或图2−5c 所示。 对于留下部分Ⅰ来说，截面m −m 上的内力F N 就成为外力。由于原直杆处于平 衡状态，故截开后各部分仍应维持平衡。根据保留部分的平衡条件得 m F N F N （a ） （b ） （c ） 图2−5 Ⅱ 图2−1 图2−2 图2-4 F F F F F x ==-=∑N N , 0, 0 (2−1) 式中，F N 为杆件任一截面m −m 上的内力，其作用线也与杆的轴线重合，即垂直于横截面 并通过其形心，故称这种内力为轴力，用 符号F N 表示。 若取部分Ⅱ为脱离体，则由作用与反作用原理可知，部分Ⅱ截开面上的轴力与前述部分上的轴力数值相等而方向相反(图2−5b,c)。同样也可以从脱离体的平衡 条件来确定。 二、轴力图 当杆受多个轴向外力作用时，如图 2−7a ，求轴力时须分段进行，因为AB 段 的轴力与BC 段的轴力不相同。 要求AB 段杆内某截面m −m 的轴力，则假想用一平面沿m −m 处将杆截开，设取左段为脱离体(图2−7b)，以F N Ⅰ代表该截面上的轴力。于是，根据平衡条件∑F x ＝0，有 F F -=ⅠN 负号表示的方向与所设的方向相反，即为压力。要求B C 段杆内某截面n-n 的轴力，则在n −n 处将杆截开，仍取左段为脱离体（图2−7c ），以F N Ⅱ代表该截面上的轴力。于是，根据平衡条件∑F x ＝0，有 02N Ⅱ=+-F F F 由此得 F F =N Ⅱ 在多个力作用时，由于各段杆轴力的大小及正负号各异，所以为了形象地表明各截面轴力的变化情况，通常将其绘成“轴力图”(图2−7d)。作法是：以杆的端点为坐标原点，取平行杆轴线的坐标轴为x 轴，称为基线，其值代表截面位置，取F N 轴为纵坐标轴，其值代表对应截面的轴力值。正值绘在基线上方，负值绘在基线下方，如图2−7d 所示。 例题2−1 一等直杆及其受力情况如图a 所示，试作杆的轴力图。 （a ） （b ） （c ） 图2−6 Ⅰ Ⅱ Ⅰ n N Ⅰ )） N Ⅱ （a ） （b ） （c ） F N 图2−7 （d ） 轴向拉伸和压缩 第六章轴向拉伸和压缩 第一节轴向拉伸和压缩时的内力 一、轴向拉伸和压缩的概念 在工程中，经常会遇到轴向拉伸或压缩的杆件，例如图6,1所示的桁架的竖杆、斜杆和上下弦杆，图6,2所示起重架的1、2杆和做材料试验用的万能试验机的立柱。作用在这些杆上外力的合力作用线与杆轴线重合。在这种受力情况下，杆所产生的变形主要是纵向伸长或缩短。产生轴向拉伸或压缩的杆件称为拉杆或压杆。 二、内力的概念 我们知道，物体是由质点组成的，物体在没有受到外力作用时，各质点间本来就有相互作用力。物体在外力作用下，内部各质点的相对位置将发生改变，其质点的相互作用力也会发生变化。这种相互作用力由于物体受到外力作用而引起的改变量，称为“附加内力”，简称为内力。 内力随外力的增大、变形的增大而增大，当内力达到某一限度时，就会引起构件的破坏。因此，要进行构件的强度计算就必须先分析构件的内力。 三、截面法?轴力?轴力图 求构件内力的基本方法是截面法。下面通过求解图6,3(a)的拉杆m,m横截面上的内力来阐明这种方法。假想用一横截面将杆沿截面m,m截开，取左段为研究对象图6,3 ,X,0(b)。由于整个杆件是处于平衡状态的，所以左段也保持平衡，由平衡条件可知，截面m,m上的分布内力的合力必是与杆轴相重合的一个力，且，其指向背离截面。N,P 同样，若取右段为研究对象图6,3(c)，可得出相同的结果。 对于压杆，也可通过上述方法求得其任一横截面m,m上的轴力N，其指向如图6,4所示。 把作用线与杆轴线相重合的内力称为轴力，用符号N表示。背离截面的轴力称为拉力，指向截面的轴力称为压力。通常规定:拉力为正，压力为负。 轴力的单位为牛顿(N)或千牛顿(kN)。 这种假想用一截面将物体截开为两部分，取其中一部分为研究对象，利用平衡条件求解截面内力的方法称截面法。 综上所述，截面法包括以下三个步骤: (1)沿所求内力的截面假想地将杆件截成两部分。 (2)取出任一部分为研究对象，并在截开面上用内力代替弃去部分对该部分的作用。 第五章 轴向拉伸与压缩 一、轴向拉伸与压缩 承受拉伸或压缩杆件的外力（或外力的合力）作用线与杆轴线重合，杆件沿杆轴线方向伸长或缩短，这种变形形式称为轴向拉伸或轴向压缩。这种杆件称为拉压杆。 二、轴力及轴力图 杆件在外力作用下将发生变形，同时杆件内部各部分之间产生相互作用力，此相互作用力称为内力。 对于轴向拉压杆，其内力作用线与轴线重合，此内力称为轴力。轴力拉为正，压为负。为了表现轴向拉压杆各横截面上轴力的变化情况，工程上常以轴力图表示杆件轴力沿杆长的变化。 三、横截面上的应力 根据圣文南原理，在离杆端一定距离之外，横截面上各点的变形是均匀的，各点的应力也应是均匀的，并垂直于横截面，此即为正应力。设杆的横截面面积为Ａ，则有 A F N =σ 工程计算中设定拉应力为正，压应力为负。 四、强度条件 工程中为各种材料规定了设计构件时工作应力的最高限度，称为许用应力，用［σ］表示。 轴向拉伸（压缩）强度条件为 []σσ≤=A F N 用强度条件可解决工程中三个方面的强度计算问题，即：（1）强度校核； （2）设计截面；（3）确定许可载荷。 五、斜截面上的应力 与横截面成θ角的任一斜截面上，通常有正应力和切应力存在，它们与横截面正应力σ的关系为： ⎪⎪⎩ ⎪⎪⎨⎧=+=θστθσσθθ2sin 2)2cos 1(2 由上式可知，当θ＝０°时，正应力最大，即横截面上的正应力是所有截面上正应力中的最大值。当θ＝±４５°时，切应力达到极值。 六、拉压变形与胡克定律 等值杆受轴向拉力Ｆ作用，杆的原长为l ，横截面积为Ａ，变形后杆长由l 变为l ＋△l ，则杆的轴向伸长为 EA Fl l =∆ 用内力表示为 EA l F l N =∆ 上式为杆件拉伸（压缩）时的胡克定律。式中的Ｅ称为材料的拉伸（压缩）弹性摸量，ＥＡ称为抗拉（压）刚度。 用应力与应变表示的胡克定律为 σ＝Ｅε 在弹性范围内，杆件的横向应变ε‘和轴向应变ε有如下的关系： μεε-=' 式中的μ称为泊松比。 七、简单拉压静不定问题 教学年级：综合0901 姓名：周朝辉 第二章：轴向拉伸与压缩 本章重点：1.1 拉伸与压缩的基本概念 1.2 内力的求法 1.3轴向拉伸与压缩时材料的变形，虎克定律 1.4 强度校核 1.5 材料拉伸实验 本章要求：掌握拉压杆的受力特点及变形特点。运用力学知识求内力及校核强 度, 课时：10~16 、知识回顾： 1、二力杆的概念及受力特点 2、力的四个性质 3、受力分析及作受力分析图 、新课新知: 1、拉伸和压缩的概念 拉伸和压缩受力特点是：作用在杆端的两外力（或外力的合力）大小相等，方向相反，作用 线与杆的轴线重合。 变形特点：杆件沿轴线方向伸长或缩短。 2、轴向拉伸和压缩 2.1内力和截面法 1•内力：杆件在外力作用下产生变形，其内部的一部分对另一部分的作用称为内力。 2. 轴力：拉压杆上的内力又称轴力。 3. 截面法：将受外力作用的杆件假想地切开来用以显示内力，并以平衡条件来确定其合力的 方法，称为截面法。 （1）截开沿欲求内力的截面，假想把杆件分成两部分。 （2）留下任意一段为研究对象 （3）代替取其中一部分为研究对象，画出其受力图。在截面上用内力代替移去部分对留 下部分的作用。 （4）平衡列出平衡方程，确定未知的内力。FX=0，得N-F=0 故N=F 2.2内力和截面法 4. 轴力符号的规定：拉伸时N为正（N的指向背离截面）； 压缩时N为负（N的指向朝向截面）。 2.3拉伸和压缩时横截面上的正应力 1. 应力：构件在外力作用下，单位面积上的内力称为应力。 2. 正应力：垂直于横截面上的应力，称为正应力。用c表示。 2.2轴向拉伸和压缩 2.2.3拉伸和压缩时横截面上的正应力 N A轴向拉伸与压缩的变形概念
第4章轴向拉伸与压缩
第二章 轴向拉伸和压缩
轴向拉伸和压缩
轴向拉伸与压缩
第二章轴的拉伸与压缩10-16教案