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    二、杆件变形的基本形式
    作用在杆件上的力具有不同的类型，相应地杆件变形形式也各不相同，杆件变形的基本形式有以下四种：

    (1)轴向拉伸或压缩。作用在杆上的外力与杆的轴线重合，变形表现为杆件长度发生伸长或缩短，如图l—5(a)所示。例如，桁架中的杆件、起吊重物的钢丝绳等的变形。
 

   (2)剪切。作用在杆件上的外力为大小相等、方向相反，且相距很近的一对横向力，变形表现为杆件沿二力作用方向发生相对错动，如图l—5(b)所示。例如，连接构件中的螺拴、销钉等主要发生剪切变形。

    (3)扭转。作用在杆件上的外力偶，其作用面垂直于杆轴线，变形表现为各横截面绕轴线发生相对转动，如图1—5(c)所示。例如，机械中的传动轴等的变形。

    (4)弯曲。作用在杆件上的外力为垂直于杆轴线的横向力，或为位于纵向平面内一对大小相等、方向相反的力偶。变形表现为杆轴线由直变弯，如图l—5(d)所示。例如．梁的变形。

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    在工程结构和机械设备中，经常会有一些承受轴间拉伸或压缩的杆件。例如，图2—1所示桁架的各个杆件和做材料试验用的试验机的立柱等。这类杆件受力和变形的共同特点是：作用在杆件上的外力作用线与杆件轴线重合，杆件发生沿轴线方向的伸长或缩短。这种变形称为轴向拉伸或轴向压缩。这类杆件称为拉杆或压杆如图2—2所示。

    若要判断受力杆件能否发生强度破坏，只知道横截面上的内力还是不够的，还需要求出横
截面上的应力。

    由于拉(压)杆横截面上仅有与截面垂直的法向内力凡，所以横截面上也只可能有与轴力相对应的正应力口。为了求得正应力在截面上的分布规律，应考虑从研究杆件的变形入手。图2—5(a)所示为一等直杆，受力前，在杆件的侧面上画两条垂直于杆轴线的横向线曲和cd。变形后可发现横向线曲．耐分别平行移到了日～b，c'd’新位置，但仍为直线，且仍然垂直于杆的轴线．如图2—5(b)所示。根据这一表面现象，可假设变形前为平面的横截面，变形后仍保持为平面。这就是平面假设。若设想杆是由无数条纵向纤维所组成，根据平面假设，可推断出杆任意两横截面间各纤维的伸长相等。因而它们的受力也必定相等。所以正应力在横截面上是均匀分布的，如图2—5(c)所示，即d为一常量，于是由横截面上内力与应力之问的静力关系，得

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    在研究构件的强度和刚度的问题时，不仅要分析和计算构件的内力、应力及变形，还要通过实验研亢材料的力学性能。所谓材料的力学性能，是指材料在外力作用下在强度和变形方面表现出来的特性。如弹性模量F、泊松比v等，都属于材料的力学性能(或称做力学性质)。材料的力学性能可通过实验测定。
 

   本节主要讨论低碳钢和铸铁在拉伸和压缩时的力学性能．试验条件为常温，静载。

    在应力超过弹性极限以后，若解除外力，试样将留有塑性变形。
    2．屈服阶段(6f段)
    过了点b之后，应变急剧地增加，而应力在很小的范围内波动，d—e曲线形成小锯齿形。这种应力基本保持不变而应变急剧增加的现象，称为屈服或流动。在屈服阶段内的应力和应力分别称为上屈服极限和下屈服极限。上屈服极限会受诸多因素影响，一般不稳定。而下限比较稳定，因此通常以下屈服极限作为材料的屈服极限，用以来表示。巩是衡量材料强度的重要指标。   

    若试样经过表面磨光，在屈服时其表面将出现与轴线成大约45。的条纹，这是材料内部晶格之间因相对滑移而引起的，称为滑移线，如图2—14所示。

  3．强化阶段(f e段)
  过了屈服阶段后，材料又恢复了抵抗变形的能力．要使它继续变形必须增加拉力。这种现象称为材料强化。强化阶段的点e所对应的应力是材料所承受的应力，称为材料的强度极限或抗拉强度，用crb来表示，它是衡量材料强度另一个重要的指标。
 

   4．颈缩阶段
    过e点后，试样变形开始集中在某一局部，该处横向尺寸急剧缩小，形成颈缩现象(见图2—15)。由于在颈缩处的截面面积显著减小，导致试样继续伸长所需的拉力反而下降。因此．用横

    口截面原始面积A算出的应力口一}也相应下降，到达，点．试样被拉断。

    图2—18为灰铸铁拉仲时的盯一E曲线。由图可见，曲线没有明显的直线部分，也投有屈服阶段和颈缩现象。灰铸铁在鼙小的拉应力下就被拉断，且拉断前的应变很小，约为0．4％～0．5％．所以灰铸铁是典型的脆性材料。由于铸铁的口一e曲线图没有明显的直线段，弹性模量通常以产生0．1％的总应变所对应的曲线上的割线斜率来表示，称为割线弹性模量。

    对于铸铁，由于没有屈服现象．只能测得断裂时的强度极限“，因此，强度极限以是衡量强度的指标。