§2-6 轴向拉压杆的强度条件
前面三节分别讨论了如何求得构件的最大工作应力和确定材料的强度指标。下面将在此基础上讨论拉（压）杆的强度计算。
材料在拉伸（压缩）时的两个强度指标σs和σb可统称为极限应力，并用σlim表示。要保证构件正常工作，应使其最大工作应力σmax不超过某一个限值。该限值可规定为上述极限应力的若干分之一，并以[σ]表示，即
[σ]称为材料在拉伸（压缩）时的许用应力。n是一个大于1的数，称为安全系数。于是可得能确保拉（压）杆正常工作的强度条件为
上式称为拉（压）杆的强度条件。
采用安全系数的原因基于以下两个方面：一是由于材料组织不是理想均匀的，载荷估计不十分准确，以及应力计算公式的近似性等因素，强度计算结果与实际情况会有一定误差。安全系数的引入可以消除这些因素的影响。二是考虑到构件的工作条件和工作环境的重要性，给予结构一定的强度储备，避免构件破坏引起严重的后果。所以，安全系数的选择必须要考虑到构件的具体工作条件。
对于塑性材料，n=1.2～2.5；对于脆性材料，n=2.0～3.5。
上述安全系数仅适用于静载荷的情况。表2-1给出了几种常见材料的许用应力。
根据强度条件，可以解决以下三个类型的强度计算问题。
（1）强度校核。若已知构件的尺寸、载荷数值和材料的许用应力，即可用强度条件（2-7）验算构件是否满足强度要求，这是工程中最常见的一种强度计算。
（2）截面设计。若已知拉（压）杆所受载荷以及材料的许用应力，可按上述强度条件选择此杆所需的横截面面积或尺寸。
（3）许可载荷的计算。若已知杆横截面面积和材料的许用应力，可按强度条件确定出许可载荷。
表2-1 常用材料的许用应力值（适用于常温、静载和一般工作条件
【例2-3】 一铰接结构由钢杆1和铜杆2组成，如图2-14（a）所示。在结点A处悬挂一重物P。两杆的横截面面积分别为A1=200mm2和A2=300mm2。材料的许用应力分别为[σ]1=160MPa和[σ]2=100MPa。试校核此结构的强度。
解：先计算两杆的轴力。假定它们均为拉力，分别用FN1和FN2表示[图2-14（b）]。由节点A的平衡方程有
∑Fx=0， FN2sin30°-FN1sin45°=0
∑Fy=0， FN2cos30°+FN1cos45°-P=0
图 2-14
将P=40kN代入后，计算可得
FN1=20.71kN， FN2=29.28kN
两杆横截面上的应力分别为
由于σ1＜[σ]1，σ2＜[σ]2，故此结构的强度是足够的。
【例2-4】 某冷镦机的曲柄滑块机构如图2-15（a）所示，镦受压时，连杆AB接近于在水平位置，冲压力F=3.78MN。连杆的横截面为矩形，高宽比h/b=1.4，材料为45号钢，许用应力[σ]=90MPa。若不考虑杆的自重，试按强度条件确定连杆的横截面尺寸。
图 2-15
解：由于镦压力F=3.78MN。故由截面法可得连杆的轴力数值为
FN=F=3.78（MN）
根据强度条件，有
因为
A=b·h=1.4b2≥42×103
所以
b≥173.2（mm）
可取b=175mm。于是h=1.4b=1.4×175=245mm。
【例2-5】 某三角架[图2-16（a）]，α=30°，斜杆由两根80mm×80mm×7mm的等边角钢组成，横杆由两根10号槽钢组成，材料均为Q235钢，许用应力[σ]=120MPa。求许用载荷F。
图 2-16
解：围绕A点将AB、AC两杆截开得分离体，如图2-16（b）所示。假设FN1为拉力，FN2为压力。由平衡条件
∑Fx=0， FN2-FN1cos30°=0
∑Fy=0， FN1cos30°-F=0
可得
FN1=2F （a）
FN2=1.732F （b）
由附录A的型钢表查得斜杆横截面积A1=2172mm2横杆横截面积A2=2548mm2，由强度条件得到许可轴力：
[FN1]=2.172×10-3×120×106=260.6（kN）
[FN2]=2.548×10-3×120×106=305.8（kN）
将[FN1]、[FN2]代入式（a）、（b），得到按斜杆和横杆强度计算的许可载荷：
[F1]=[FN1]/2=130.3（kN）
[F2]=[FN2]/1.732=176.6（kN）
故许用载荷为[F]=[F1]=130.3kN。