機械設計常用資料(十四)之彈性模量和泊松比

軸向拉伸:

杆件沿軸線方向的變形稱為軸向變形或縱向變形,垂直於軸線方向的變形稱為橫向變形。


機械設計常用資料(十四)之彈性模量和泊松比

杆的縱向絕對變形△l和橫向絕對變形△d的計算公式:

機械設計常用資料(十四)之彈性模量和泊松比


杆件變形程度的衡量方法:

為了準確地反映變形程度,用單位長度內杆的變形及線應變來度量。

縱向線應變:

機械設計常用資料(十四)之彈性模量和泊松比

橫向線應變:

機械設計常用資料(十四)之彈性模量和泊松比



線應變的符號規定:

線應變的符號以伸長為正,縮短為負。線應變沒有量綱。

材料的泊松比:

當材料在線彈性範圍內時,橫向線應變和縱向線應變滿足如下關係:

機械設計常用資料(十四)之彈性模量和泊松比


彈性模量E:

(1)正應力與縱向線應變之間的關係:

在材料線彈性範圍內,正應力σ與相應的縱向線應變ε成正比,即:

機械設計常用資料(十四)之彈性模量和泊松比

注:上式稱為胡克定律。

胡克定律的另一種表達式:

機械設計常用資料(十四)之彈性模量和泊松比

式中:

△l為杆的絕對變形,FN為軸力;l為杆長,A為橫截面面積,E為材料的彈性模量。

注:由上式可知,當EA越大時,杆件的變形越小,EA值反映了杆件抵抗拉(壓)變形的能力,稱為杆件的抗拉(壓)剛度。

機械設計常用資料(十四)之彈性模量和泊松比

例1:

如下圖所示,某活塞桿可簡化為等直杆,橫截面為圓形,已知d=10mm,l1=l2=100mm,F=5kN,材料為45鋼,其彈性模量E=210GPa,試求杆的總伸長量。

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解:

1)計算各段軸力。

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2)計算各段杆的變形量。

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3)計算杆的總伸長量。

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