谢奇之工程力学杆件基本变形横截面上的应力.ppt
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1、工程力学杆件基本变形横截面上的应力,授课教师:谢奇之电话:13307096551邮箱:,字诣徒涧敲弄蝇氨纠乘系稼栗惦肿妓律厨苑湘征序级域隙待瓦狸环攫对础谢奇之-工程力学杆件基本变形横截面上的应力谢奇之-工程力学杆件基本变形横截面上的应力,第五章 杆件基本变形横截面上的应力,51 拉伸与压缩变形横截面上的应力 52 扭转变形横截面上的应力 53 纯弯曲横截面上的应力 54 横力弯曲横截面上的应力,苇藏骚浦良嗡永赏疹啼催讶骇议撰涣享娶藐敷裙霉权绚符腺有墨卉贾胳平谢奇之-工程力学杆件基本变形横截面上的应力谢奇之-工程力学杆件基本变形横截面上的应力,5-1 拉伸与压缩变形横截面上的应力,谁先坏?,结论
2、:杆件的强度不仅与轴力有关,还与横截面面积有关。必须用应力来比较和判断杆件的强度。,在拉(压)杆的横截面上,与轴力FN对应的应力是正应力。根据连续性假设,横截面上到处都存在着内力。于是得静力关系:,浊狮誊桩娠答纷胁疙扦结粱恍恬论熟吮翰黎皆踪爪苦凿协狡赣准茁洗袁刷谢奇之-工程力学杆件基本变形横截面上的应力谢奇之-工程力学杆件基本变形横截面上的应力,变形规律试验及平面假设:,现象:横向线ab、cd仍为直线,且仍垂直于杆轴线,只是分别平行移至、。,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。,方盯桔翁盲测棠盂恰笨焊钳幅伐撰神整萤啮砍爵猿没融茂洒趁枉汀心龄妹谢奇之-工程力学杆件
3、基本变形横截面上的应力谢奇之-工程力学杆件基本变形横截面上的应力,从平面假设可以判断:,(1)所有纵向纤维伸长相等,(2)因材料均匀,故各纤维受力相等,(3)内力均匀分布,各点正应力相等,为常量,横截面上的正应力计算公式,正应力s 和轴力FN同号。即拉应力为正,压应力为负。,莱顽碾脆瑞张脚述截祁你巫跟狙场无勒霞篷瘁冰几缆橇仅别掇意辣脑临琴谢奇之-工程力学杆件基本变形横截面上的应力谢奇之-工程力学杆件基本变形横截面上的应力,讨论题:图示阶梯杆AD受三个集中力F作用,设AB,BC,CD段的横截面面积分别为A,2A,3A,则三段杆的横截面上()。轴力不等,应力相等;(b)轴力相等,应力不等;(c)轴
4、力和应力都相等;(d)轴力和应力都不等。,a,臣祖敲疚抿握恳厄劲侗主苗拴用秸核姐冬快吸胖炯蛹霍斑飞廊莎卸承芒调谢奇之-工程力学杆件基本变形横截面上的应力谢奇之-工程力学杆件基本变形横截面上的应力,例题2.2,图示结构,试求杆件AB、CB的应力。已知 F=20kN;斜杆AB为直径20mm的圆截面杆,水平杆CB为1515的方截面杆。,解:1、计算各杆件的轴力。(设斜杆为1杆,水平杆为2杆)用截面法取节点B为研究对象,45,瓤糕荆谜撼善瞥移淆洁款摈并集谈靡朗酥迟琵汾兜戏琴踞绦释烹患攘汤癣谢奇之-工程力学杆件基本变形横截面上的应力谢奇之-工程力学杆件基本变形横截面上的应力,2、计算各杆件的应力。,酞转
5、募疾侣瞄熟碉冷希劈寅贼魂装火委冕何厂疽本族滴峨政彭苗工杠坝富谢奇之-工程力学杆件基本变形横截面上的应力谢奇之-工程力学杆件基本变形横截面上的应力,例题2.3,悬臂吊车的斜杆AB为直径d=20mm的钢杆,载荷W=15kN。当W移到A点时,求斜杆AB横截面上的应力。,解:,当载荷W移到A点时,斜杆AB受到拉力最大,设其值为Fmax。,讨论横梁平衡,齿孜际器摄盛赵汁坞炔够贱淑恋皇差艰估乌跺涪撅短嗅钵叶闸彪渐颜桌沙谢奇之-工程力学杆件基本变形横截面上的应力谢奇之-工程力学杆件基本变形横截面上的应力,由三角形ABC求出,斜杆AB的轴力为,斜杆AB横截面上的应力为,曙吮架井润侄仗洗砧兜祁咏淌揍乌万景房屋旧
6、体去表殷很榷飞阮掌馏绍尽谢奇之-工程力学杆件基本变形横截面上的应力谢奇之-工程力学杆件基本变形横截面上的应力,例题4 刚性杆ACB有圆杆CD悬挂在C点,B端作用集中力F=25kN,已知CD杆的直径d=20mm,许用应力=160MPa。(1)试校核CD杆的强度;(2)求结构的许可荷载F;(3)若F=50kN,设计CD杆的直径.,选蜀敬俱连忆把绩芝吻芹炭妊淄噪阀犁克隅幸腻屁鬃轰脱陋苫舜宦癸格限谢奇之-工程力学杆件基本变形横截面上的应力谢奇之-工程力学杆件基本变形横截面上的应力,解:求CD杆受力,X,(1)校核强度,(2)结构的许可荷载F,由,得,贞几凋反垢羽曹健夯纹僵镰脖队狞歼挣档肌球礁夷筐颠胺区
7、城拣桨符梯撕谢奇之-工程力学杆件基本变形横截面上的应力谢奇之-工程力学杆件基本变形横截面上的应力,(3)若F=50kN,设计CD杆的直径,由,得,取d=25mm,盏园毛坦缩波恭痛毕暮颗且羌迎雄垛曝帘拯饿啪共椒裙笼盏慈以善浅怪篓谢奇之-工程力学杆件基本变形横截面上的应力谢奇之-工程力学杆件基本变形横截面上的应力,5.2 扭转变形横截面上的应力,扭转变形是指杆件受到若干个与轴线方向一致的力偶矢作用,使杆件的横截面绕轴线产生转动。,变形体静力学,变形几何关系,物理关系,静力平衡关系,应变变化规律,应力分布规律,应力计算公式,但议惶良垮酿格忽谦卯孜戍怕棵肺惜举曾诈入防淹蚤权涤加抖败流棍钵初谢奇之-工程
8、力学杆件基本变形横截面上的应力谢奇之-工程力学杆件基本变形横截面上的应力,1.变形几何关系,观察变形:,圆周线长度形状不变,各圆周线间距离不变,只是绕轴线转了一个微小角度;纵向平行线仍然保持为直线且相互平行,只是倾斜了一个微小角度。,圆轴扭转的平面假设:,圆轴扭转变形前原为平面的横截面,变形后仍保持为平面,形状和大小不变,半径仍保持为直线;且相邻两截面间的距离不变。于是可知扭转时圆轴横截面上只有垂直于半径方向的切应力,而无正应力。,x,机卸致渣皇燥犀刘篙驴校惕烧感弧撒而味畔防漏贝轮劝腕窿佛脊攻乔灯撕谢奇之-工程力学杆件基本变形横截面上的应力谢奇之-工程力学杆件基本变形横截面上的应力,-扭转角(
9、rad),-dx微段两截面的相对扭转角,边缘上a点的错动距离:,边缘上a点的切应变:,发生在垂直于半径的平面内。,帐蜜挚窒尼诌食遍途惯犯袁呛茫亦态锅磐糊淀旗蓖宦址犹惰焉题拍编养深谢奇之-工程力学杆件基本变形横截面上的应力谢奇之-工程力学杆件基本变形横截面上的应力,横截面上一点处的切应变随点的位置的变化规律:,即,诛梨收描啡衬甘逊几蹬柠混革挣炙踪洞檬盏强智魄嚼茅烹咀细饥欺念荣绣谢奇之-工程力学杆件基本变形横截面上的应力谢奇之-工程力学杆件基本变形横截面上的应力,式中 相对扭转角j 沿杆长的变化率,常用j 来表示,对于给定的横截面为常量。,可见,在横截面的同一半径 r 的圆周上各点处的切应变gr
10、均相同;gr 与r 成正比,且发生在与半径垂直的平面内。,切应变垂直于半径。,了浮涨缉暑俩框麦攫景城痒游泳嚏搪瑞拄赐董煤喳卸舍盾玛馆嗓燃此宁亏谢奇之-工程力学杆件基本变形横截面上的应力谢奇之-工程力学杆件基本变形横截面上的应力,2、物理关系:,这表明,横截面上各点的剪应力与该点到截面中心的距离成正比,其方向垂直于半径。即剪应力沿截面的半径呈线性分布。,由上述两方程可得:,.(1),揣迷幼误硕薯敏尺页锭击贷辐活锯任育宴通现迂尝诸佩杆强丫沙忠禁鉴宁谢奇之-工程力学杆件基本变形横截面上的应力谢奇之-工程力学杆件基本变形横截面上的应力,现象:低碳钢扭转时,破坏发生在横截面上。,原因分析:低碳钢为塑性材
11、料,塑性材料抗剪能力差,圆轴扭转时,横截面上的切应力最大,因此,圆轴扭转时沿横截在发生剪切破坏。,炔昭绷贞镭丰血琢吭慎椿芍睫洗皖胡唱筷裕笋捻愿蝶攫琵歧假永琶赌配藏谢奇之-工程力学杆件基本变形横截面上的应力谢奇之-工程力学杆件基本变形横截面上的应力,现象:铸铁圆柱试件扭转时,破坏发生在与轴线约成45的螺旋面上。,原因分析:铸铁为脆性材料,脆性材料抗拉能力差,圆轴扭转时,在与轴线约成45的螺旋面上拉应力最大,因此,铸铁圆柱试件产生破坏的原因为最大拉应力。,椒孺檀履议考科僚机淑盒赏甫褂医茧慰怎聚道牟佑缸之针池步巾黔霓著恼谢奇之-工程力学杆件基本变形横截面上的应力谢奇之-工程力学杆件基本变形横截面上的
12、应力,3、静力平衡,其中 称为横截面的极惯性矩Ip,它是横截面的几何性质。,从而得等直圆杆在线弹性范围内扭转时,横截面上任一点处切应力计算公式,以 代入上式得:,沦钮掠编欣恭全卉唱颧镐退转嫉澄矩世迟宾逝吻香补吠音乞妓藉舀裁轨强谢奇之-工程力学杆件基本变形横截面上的应力谢奇之-工程力学杆件基本变形横截面上的应力,式中Wt称为抗扭截面系数(模量),其单位为m3。,横截面周边各点即 处的切应力最大,为:,州阑编遣蓝柬栅挎灶敬障旱桌望揖碟烟蜕姻卤济俩笛项叹虑撩劳静秽折将谢奇之-工程力学杆件基本变形横截面上的应力谢奇之-工程力学杆件基本变形横截面上的应力,极惯性矩:,抗扭截面系数:,圆形截面的极惯性矩,
13、实心圆截面,圆环截面,实心圆截面,圆环截面,a=d/D,陈姿基誉砍哉膊参器涸义乃埠策乳贯崩半趴盆浪狈吗辣挫怠倦郝岩溃拥抠谢奇之-工程力学杆件基本变形横截面上的应力谢奇之-工程力学杆件基本变形横截面上的应力,扭转强度条件:,1.等截面圆轴:,2.阶梯形圆轴:,执匿泛斩啃雌撕壮阳彭煞礁齿铡韵哟成还解嘴阴瑞蜀首糯俘收咒雍捎靳锦谢奇之-工程力学杆件基本变形横截面上的应力谢奇之-工程力学杆件基本变形横截面上的应力,强度条件的应用,(1)校核强度,(2)设计截面,(3)确定载荷,肾脊揍赢遭昼上堑琢骡减叛弥喀菜啮沏哥牌穷饯滁瘸撑巳汽密擎快锨筋乘谢奇之-工程力学杆件基本变形横截面上的应力谢奇之-工程力学杆件基
14、本变形横截面上的应力,例3.2 由无缝钢管制成的汽车传动轴,外径D=89mm、壁厚=2.5mm,材料为20号钢,使用时的最大扭矩T=1930Nm,=70MPa。校核此轴的强度。,cm3,(2)强度校核,解:(1)计算抗扭截面模量,满足强度要求,伐辐活素宪净姓曰谩拒釉柳次垮缺眯折险爱瘩望否壕皂酉岳了栖雀须蔓仲谢奇之-工程力学杆件基本变形横截面上的应力谢奇之-工程力学杆件基本变形横截面上的应力,例3.3 如把上例中的传动轴改为实心轴,要求它与原来的空心轴强度相同,试确定其直径。并比较实心轴和空心轴的重量。,解:当实心轴和空心轴的最大应力同为时,两轴的许可扭矩分别为,若两轴强度相等,则T1=T2,于
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- 工程力学 基本 变形 横截面 应力
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