給水軸向拉壓

1、21 軸向拉壓的概念及實例軸向拉壓的概念及實例軸向拉壓的外力特點：軸向拉壓的外力特點：外力的合力作用線與桿的軸線重合。一、概念一、概念軸向拉壓的變形特點：軸向拉壓的變形特點：桿的變形主要是軸向伸縮，伴隨橫向 縮擴。軸向拉伸：桿的變形是軸向伸長，橫向縮短。軸向壓縮：桿的變形是軸向縮短，橫向變粗。1軸向壓縮，對應(yīng)的力稱為壓力。軸向壓縮，對應(yīng)的力稱為壓力。軸向拉伸，對應(yīng)的力稱為拉力。軸向拉伸，對應(yīng)的力稱為拉力。力學(xué)模型如圖力學(xué)模型如圖pppp2工工程程實實例例二、二、3一、內(nèi)力一、內(nèi)力 指由外力作用所引起的、物體內(nèi)相鄰部分之間分布內(nèi)指由外力作用所引起的、物體內(nèi)相鄰部分之間分布內(nèi)力系的合成（附加內(nèi)力）

2、。力系的合成（附加內(nèi)力）。22 內(nèi)力內(nèi)力 截面法截面法 軸力及軸力圖軸力及軸力圖主矢主矢主矩主矩xyzntqyqzmymzl 內(nèi)力的分量內(nèi)力的分量n 軸力軸力;t 扭矩扭矩;qy, qz 剪力剪力;my, mz 彎矩彎矩 。二、截面法二、截面法 軸力軸力 內(nèi)力的計算是分析構(gòu)件強度、剛度、穩(wěn)定性等問題的基礎(chǔ)。求內(nèi)力的一般方法是截面法。1. 截面法的基本步驟：截面法的基本步驟： 截開截開：在所求內(nèi)力的截面處，假想地用截面將桿件一分為二。代替代替：任取一部分，其棄去部分對留下部分的作用，用作用 在截開面上相應(yīng)的內(nèi)力（力或力偶）代替。平衡平衡：對留下的部分建立平衡方程，根據(jù)其上的已知外力來 計算桿在截

3、開面上的未知內(nèi)力（此時截開面上的內(nèi)力 對所留部分而言是外力）。2. 軸力軸力軸向拉壓桿的內(nèi)力，用軸向拉壓桿的內(nèi)力，用n 表示。表示。例如： 截面法求n。 0 xf0nffffnaff簡圖afffafn截開：截開：代替：代替：平衡：平衡：反映出軸力與截面位置變化關(guān)系，較直觀；確定出最大軸力的數(shù)值及其所在橫截面的位置，即確定危險截面位置，為強度計算提供依據(jù)。三、三、 軸力圖軸力圖 n (x) 的圖象表示。的圖象表示。3. 軸力的正負規(guī)定軸力的正負規(guī)定: : n 0nnn 5%延伸率延伸率 5%可承受沖擊載荷，適合于可承受沖擊載荷，適合于鍛壓和冷加工鍛壓和冷加工適合于做基礎(chǔ)構(gòu)件或外殼適合于做基礎(chǔ)構(gòu)件

4、或外殼材料的塑性和脆性會因為制造方法工藝條件材料的塑性和脆性會因為制造方法工藝條件的改變而改變的改變而改變 nu2-62-6 n n 安全系數(shù)安全系數(shù) 許用應(yīng)力許用應(yīng)力。 七、安全系數(shù)、容許應(yīng)力、極限應(yīng)力七、安全系數(shù)、容許應(yīng)力、極限應(yīng)力工作應(yīng)力工作應(yīng)力afn極限應(yīng)力極限應(yīng)力塑性材料塑性材料脆性材料脆性材料）（2 . 0psu）（bcbtu# 實際與理想不相符實際與理想不相符生產(chǎn)過程、工藝不可能完全符合要求生產(chǎn)過程、工藝不可能完全符合要求對外部條件估計不足對外部條件估計不足數(shù)學(xué)模型經(jīng)過簡化數(shù)學(xué)模型經(jīng)過簡化某些不可預(yù)測的因素某些不可預(yù)測的因素塑性材料的許用應(yīng)力塑性材料的許用應(yīng)力 spssnn2 .

5、 0脆性材料的許用應(yīng)力脆性材料的許用應(yīng)力 bbcbbtnn# 構(gòu)件必須適應(yīng)工作條件的變化，要有強度儲備構(gòu)件必須適應(yīng)工作條件的變化，要有強度儲備# 考慮安全因素考慮安全因素許用應(yīng)力許用應(yīng)力 )()(max( maxxaxfn其中：-許用應(yīng)力， max-危險點的最大工作應(yīng)力。設(shè)計截面尺寸：設(shè)計截面尺寸：maxminnfa; maxafn )n(fpi依強度準(zhǔn)則可進行三種強度計算： 保證構(gòu)件不發(fā)生強度破壞并有一定安全裕量的條件準(zhǔn)則。 max校核強度：校核強度：許可載荷：許可載荷： 2 27 7 強度計算強度計算習(xí)題習(xí)題5 已知一圓桿受拉力p =25 k n，直徑 d =14mm，許用應(yīng)力 =170m

6、pa，試校核此桿是否滿足強度要求。解： 軸力：n = p =25knmpa1620140143102544232max.d pan應(yīng)力：強度校核： 170mpa162mpamax結(jié)論：此桿滿足強度要求，能夠正常工作。例例8 已知三鉸屋架如圖，承受豎向均布載荷，載荷的分布集度為：q =4.2kn/m，屋架中的鋼拉桿直徑 d =16 mm，許用應(yīng)力=170m pa。 試校核剛拉桿的強度。鋼拉桿4.2mq8.5m 整體平衡求支反力解：鋼拉桿8.5mq4.2mrarbhakn519 00 0.rmhxaba應(yīng)力：強度校核與結(jié)論： mpa 170 mpa 131 max 此桿滿足強度要求，是安全的。mp

7、a1310160143103264d 4 232max .pan 局部平衡求 軸力： qraharchcnkn326 0.nmc例例9汽缸內(nèi)徑d=560mm，氣體壓強p=2.5mpa。活塞桿ab由合金鋼制成，許用應(yīng)力=300mpa。計算活塞桿所需的最小直徑d。解：1、計算氣體作用在活塞上時對活塞桿引起的拉（壓）力f。knpdf8 .61542所以軸力fn=f=615.8kn2、所需橫截面面積為：2002053. 0mfanmmmd51002053. 042dp例例10一三角架，鋼拉桿ab長l1=2m，截面面積a1=600mm2，許用應(yīng)力1=160mpa；木壓桿bc的截面面積a2=10000mm

8、2，許用應(yīng)力2=7mpa。試確定許用荷載f。fabc6fb6nabfnbcf解：取節(jié)點b為脫離體ffffffnabynbcnabx6sin, 06cos, 0壓）拉）(3(2ffffnbcnabknafn96111fb6nabfnbcffabc6knffnab4821mpampaafafn731. 8 321222bc桿最大應(yīng)力已超過許用應(yīng)力，所以，許用荷載需降低。knafn70212knffnbc4 .4032故三角鋼架許用荷載f應(yīng)取40.4kn.4m4m4m3m220kn220kn習(xí)題習(xí)題6一桁架受力如圖，各桿都由兩根等邊角鋼組成，已知材料的許用應(yīng)力=170mpa，試選用ac、cd桿截面型

9、號。解：解：結(jié)構(gòu)及荷載左右對稱，所以：macknrrba534,22022且ac軸力：軸力：abcdefraafaefacknfrfyacaac367,sin, 0a28 .10 22cmfaafacacacacac查表，ac桿可選用2 等邊角鋼780選擇截面選擇截面cd軸力軸力：knffmcdcde293042203, 0ra220knfeffedfcdace262. 8 22cmfaafcdaccdcdcd選擇截面選擇截面查表，ac桿可選用2 等邊角鋼6754m4m4m220kn220knabcdef2 28 8 拉壓超靜定問題及其處理方法拉壓超靜定問題及其處理方法 約束反約束反力（軸力）

10、力（軸力）可由靜力平可由靜力平衡方程求得衡方程求得靜定結(jié)構(gòu)：靜定結(jié)構(gòu)： 約束反力不能約束反力不能由平衡方程求得由平衡方程求得超靜定結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)的強度和剛度均得到提高超靜定結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)的強度和剛度均得到提高超靜定次數(shù)：超靜定次數(shù)： 約束反力多于約束反力多于獨立平衡方程的數(shù)獨立平衡方程的數(shù)獨立平衡方程數(shù)：獨立平衡方程數(shù)：平面任意力系：平面任意力系： 3 3個平衡方程個平衡方程平面共點力系：平面共點力系： 2 2個平衡方程個平衡方程平面平行力系：平面平行力系：2 2個平衡方程個平衡方程共線力系：共線力系：1 1個平衡方程個平衡方程c1、怎樣畫小變形放大圖？變形圖嚴(yán)格畫法，圖中弧線；求各桿的變形量li ，

11、如圖；變形圖近似畫法，圖中弧之切線。例例8 小變形放大圖與位移的求法。abcl1l2p1l2lc2、寫出圖2中b點位移與兩桿變形間的關(guān)系abcl1l2a1l2lbubvb1lub解：變形圖如圖2， b點位移至b點，由圖知：aasinctg21llvb1 1、列出獨立的平衡方程、列出獨立的平衡方程超靜定結(jié)構(gòu)的求解方法：超靜定結(jié)構(gòu)的求解方法：210nnxfffffffnny31cos20a2 2、變形幾何關(guān)系、變形幾何關(guān)系acos321lll3 3、物理關(guān)系、物理關(guān)系acos11ealflnealfln334 4、補充方程、補充方程aacoscos31ealfealfnna231cosnnff5

12、5、求解方程組得、求解方程組得aa3221cos21cosfffnna33cos21ffn1l2l3l變形協(xié)調(diào)關(guān)系變形協(xié)調(diào)關(guān)系:wstllfwfstf物理關(guān)系物理關(guān)系: :wwwwaelflststststaelfl 平衡方程平衡方程: :stwfff解：解：（1 1）wwwstststaefaef補充方程補充方程: :（2 2） 木制短柱的木制短柱的4 4個角用個角用4 4個個40mm40mm40mm40mm4mm4mm的等邊角鋼加固，的等邊角鋼加固， 已知角鋼的許用應(yīng)力已知角鋼的許用應(yīng)力 stst=160mpa=160mpa，e estst=200gpa=200gpa；木材的許；木材的許用應(yīng)力用應(yīng)力 w w=12mpa=12mpa，e ew w=10gpa=10gpa，求許可載荷，求許可載荷f f。f250250習(xí)題習(xí)題 設(shè)1、2、3三桿用鉸鏈連接如圖，已知：各桿長為：l1=l2=l、 l3；各桿面積為a1=a2=a、 a3 ；各桿彈性模量為：e1=e2=e、e3。外力沿鉛垂方向，求各桿的內(nèi)力。cpabdaa123解：、平衡方程:0sinsin21aannx0coscos321pnnnyaapaaan1n3n211111aelnl 33333aelnl幾何方程變形協(xié)調(diào)方程：物理方程彈性定律：補充方程：由幾何方程和物理方程得