軸向拉伸和壓縮，是材料典型受力的一種，本文主要介紹材料的軸向拉伸和壓縮。

1、受力特點與變形特點

作用在桿件上的外力合力的作用線與桿件軸線重合，桿件變形是沿軸線方向的伸長或縮短。

2、內(nèi)力和應(yīng)力

（1）截面上的內(nèi)力——軸力FN，軸力正負號規(guī)定：拉為正、壓為負。

（2）應(yīng)力

桿件的強度不僅與軸力有關(guān)，還與橫截面面積有關(guān)。必須用應(yīng)力來比較和判斷桿件的強度。在拉（壓）桿的橫截面上，與軸力FN對應(yīng)的應(yīng)力是正應(yīng)力σ 。

平面假設(shè):變形前原為平面的橫截面，變形后仍保持為平面且仍垂直于軸線。該假設(shè)與實際情況基本相符。

根據(jù)平面假設(shè)，可得到橫截面上的正應(yīng)力σ計算公式。正應(yīng)力σ和軸力FN符號相同，即拉應(yīng)力為正，壓應(yīng)力為負。

3、材料拉伸時的力學性能

材料的強度不僅與受力情況有關(guān)，且與材料的力學性能密切相關(guān)。力學性能：在外力作用下材料在變形和破壞方面所表現(xiàn)出的力學特性。

材料力學的研究離不開實驗，低碳鋼的拉伸實驗較為典型。本文以低碳鋼的拉伸實驗結(jié)果為例來介紹材料的力學性能。下圖為低碳鋼的σ-ε圖。

從圖中可以看出，低碳鋼的拉伸有明顯的四個階段。

（1）彈性階段ob

oa階段的曲線滿足胡克定律，應(yīng)力和應(yīng)變成正比。下式中彈性模量為與材料相關(guān)的比例系數(shù)，常用單位為GPa。oa直線的末端為σp為比例極限。ab段的末端σe為比例極限，ab段在去除施加的外力后，變形仍可以完全消。因a和b點離得較近，工程中一般不做區(qū)分。

（2）屈服階段bc（失去抵抗變形的能力）

在此階段去除外力后，材料會出現(xiàn)永久變形。屈服階段的最低應(yīng)力稱為屈服點或屈服極限σs。

材料的屈服表現(xiàn)為顯著的塑性變形，而一般零件的塑形變形將影響機器設(shè)備的正常工作，所以屈服極限σs是衡量材料強度的重要指標。

（3）強化階段ce（恢復(fù)抵抗變形的能力）

過屈服階段后，材料又恢復(fù)了抵抗變形的能力，要使它繼續(xù)變形必須增加拉力，這種現(xiàn)象為材料的強化。e點對應(yīng)的應(yīng)力σb是材料所能承受的最大應(yīng)力，稱為強度極限或抗拉強度。它是衡量材料強度的另一重要指標。

（4）局部徑縮階段ef

此階段出現(xiàn)縮頸現(xiàn)象，并被拉斷。

4、強度計算

（1）安全因數(shù)和許用應(yīng)力

工作應(yīng)力需根據(jù)實際工況計算得到，再與許用應(yīng)力進行比較。許用應(yīng)力為屈服極限與安全系數(shù)的比值（塑形材料）或強度極限與安全系數(shù)的比值（脆性材料）。對于不同行業(yè)或使用場合，安全系數(shù)采用不同的取值。

工作應(yīng)力：

極限應(yīng)力：

許用應(yīng)力：

（2）強度條件

根據(jù)強度條件，可以解決三類強度計算問題：