拉壓軸力與軸力圖以及橫截面上應(yīng)力計(jì)算PPT課件

1、1第五章 軸向拉伸與壓縮第1頁(yè)/共35頁(yè)25-1、Introduction and Engineering Examples5-2、Axial Force and Axial Force Diagrams5-3、Stress on lateral Section5-4、Deformation of Axially Loaded Bar5-6、Mechanical Behavior of Materials5-5、Strength Condition, Allowable Stress and Safety Factor5-7、Statically Indeterminate Problem第五

2、章 軸向拉伸與壓縮第2頁(yè)/共35頁(yè)35-1、 Introduction and Engineering Examples5-1 第3頁(yè)/共35頁(yè)45-1、 Introduction and Engineering Examples第4頁(yè)/共35頁(yè)55-1、 Introduction and Engineering Examples第5頁(yè)/共35頁(yè)65-1、 Introduction and Engineering Examples第6頁(yè)/共35頁(yè)7The Character of Axial Tension and Compression： 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

3、形是沿軸線方向的伸長(zhǎng)或縮短。桿的受力簡(jiǎn)圖為FFTensionFFCompression5-1、 Introduction and Engineering Examples第7頁(yè)/共35頁(yè)85-1、 Introduction and Engineering Examples第8頁(yè)/共35頁(yè)95-2 Axial Force and Axial Force DiagramsFF1、軸力（Axial Force）：2、截面法求軸力（Method of Section）mmFFN切: 假想沿m-m橫截面將桿切開(kāi)留: 留下左半段或右半段代: 將拋掉部分對(duì)留下部分的作用用內(nèi)力代替平: 對(duì)留下部分寫(xiě)平衡方程求

4、出內(nèi)力即軸力的值 0 xFFFN0FFNFFN第9頁(yè)/共35頁(yè)103、軸力正負(fù)號(hào)：拉為正、壓為負(fù)4、軸力圖：軸力沿桿件軸線的變化 由于外力的作用線與桿件的軸線重合，內(nèi)力的作用線也與桿件的軸線重合。所以稱為軸力。FFmmFFN 0 xFFFN0FFNFFN5-2 Axial Force and Axial Force Diagrams第10頁(yè)/共35頁(yè)11已知F1=10kN；F2=20kN； F3=35kN；F4=25kN;試畫(huà)出圖示桿件的軸力圖。11 0 xFkN1011 FFNExample 2-1FN1F1解：1、計(jì)算各段的軸力。F1F3F2F4ABCDAB段kN102010212FFFN

5、BC段2233FN3F4FN2F1F2122FFFN 0 xF 0 xFkN2543 FFNCD段2、繪制軸力圖。kNNFx102510 5-2 Axial Force and Axial Force Diagrams第11頁(yè)/共35頁(yè)125-2 Axial Force and Axial Force Diagrams第12頁(yè)/共35頁(yè)135-2 Axial Force and Axial Force DiagramsExample 2-2：Do the Diagram of Axial Force解：為求軸力方便，先求出約束力 FR=10 kN為方便，取橫截面11左邊為分離體，假設(shè)軸力為拉力

6、，得：FN1=10 kN(拉力)第13頁(yè)/共35頁(yè)14Example 2-2：Do the Diagram of Axial Force5-2 Axial Force and Axial Force Diagrams為方便取截面33右邊為分離體，假設(shè)軸力為拉力。FN2=50 kN(拉力)FN3=-5 kN （壓力），同理，F(xiàn)N4=20 kN (拉力)第14頁(yè)/共35頁(yè)15Example 2-2：Do the Diagram of Axial Force5-2 Axial Force and Axial Force Diagrams 軸力圖(FN圖)顯示了各段桿橫截面上的軸力。kN502Nmax

7、N, FF思考：為何在F1，F(xiàn)2，F(xiàn)3作用著的B，C，D 截面處軸力圖 發(fā)生突變？能否認(rèn)為C 截面上的軸力為 55 kN？第15頁(yè)/共35頁(yè)16任一截面上的軸力的數(shù)值等于對(duì)應(yīng)截面一側(cè)所有外力的代數(shù)和，且當(dāng)外力的方向使截面受拉時(shí)為正，受壓時(shí)為負(fù)。N=P由上述軸力計(jì)算過(guò)程可推得：Conclusion5-2 Axial Force and Axial Force Diagrams第16頁(yè)/共35頁(yè)17-+FFFl2lllFq 5-2 Axial Force and Axial Force DiagramsExercise ：做出下列桿件的軸力圖。FN FFF+第17頁(yè)/共35頁(yè)185-2 Axial

8、 Force and Axial Force Diagrams軸力（Axial Force)與構(gòu)件的那些因素有關(guān)？截面形狀？外力大??？截面尺寸？構(gòu)件材料？第18頁(yè)/共35頁(yè)195-3、Stress on lateral應(yīng)力(stress)內(nèi)力在一點(diǎn)的分布集度(Density)4F3FpC 桿件的強(qiáng)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(lái)比較和判斷桿件的強(qiáng)度。第19頁(yè)/共35頁(yè)20FP1FP2yxzdAxMyFN xMzxAxFANdyAxMzAdzAxMyAdRelationship about Internal Force and Stress Conclusion:求應(yīng)力需的知道

9、截面內(nèi)力以及內(nèi)力在該截面上的分布規(guī)律！5-3、Stress on lateral第20頁(yè)/共35頁(yè)215-3、Stress on lateral軸力(Axial Force)分布規(guī)律： 第21頁(yè)/共35頁(yè)225-3、Stress on lateral軸力(Axial Force)分布規(guī)律： 第22頁(yè)/共35頁(yè)235-3、Stress on LateralStress on Lateral： 應(yīng)力分布規(guī)律：第23頁(yè)/共35頁(yè)245-3、Stress on lateralStress on Lateral： 截面應(yīng)力與軸力的分布關(guān)系：第24頁(yè)/共35頁(yè)255-3、Stress on lateral

10、Stress on Lateral： Formula： =N/A第25頁(yè)/共35頁(yè)26AFN 該式為橫截面上的正應(yīng)力計(jì)算公式。正應(yīng)力和軸力FN同號(hào)。即拉應(yīng)力為正，壓應(yīng)力為負(fù)。圣文南原理5-3、Stress on lateral第26頁(yè)/共35頁(yè)275-3、Stress on lateral第27頁(yè)/共35頁(yè)28Example 2-3 圖示結(jié)構(gòu)，試求桿件AB、CB的應(yīng)力。已知 F=20kN；斜桿AB為直徑20mm的圓截面桿，水平桿CB為1515的方截面桿。FABC 0yFkN3 .281NF解：1、計(jì)算各桿件的軸力。（設(shè)斜桿為1桿，水平桿為2桿）用截面法取節(jié)點(diǎn)B為研究對(duì)象kN202NF 0 xF

11、45045cos21NNFF045sin1 FFN12FBF1NF2NFxy455-3、Stress on lateral第28頁(yè)/共35頁(yè)29kN3 .281NFkN202NF2、計(jì)算各桿件的應(yīng)力。MPa90Pa109010204103 .286623111AFNMPa89Pa1089101510206623222AFNFABC4512FBF1NF2NFxy455-3、Stress on lateral第29頁(yè)/共35頁(yè)30 一受軸向荷載的階梯軸，如圖所示。求各段橫截面上的應(yīng)力。并畫(huà)軸力圖。 Example 2-45-3、Stress on lateral第30頁(yè)/共35頁(yè)31Example

12、 2-45-3、Stress on lateralkN50I - INkN30IIIINkN25III-IIIN0IV-IVN解：1.求軸力 2. 軸力圖如圖。第31頁(yè)/共35頁(yè)32Example 2-45-3、Stress on lateral0MPa5 .141MPa,6 .79MPa5 .95MPa,52EFEFEFDEDEDECDCECDBCBCBCABABABANANANANANMPa5 .141,maxEFDECDCABmaxB3. 求應(yīng)力可見(jiàn)最大正應(yīng)力并不一定發(fā)生在最大軸力處。第32頁(yè)/共35頁(yè)33 若外力沿截面變化（比如由于考慮構(gòu)件的自重），截面的尺寸也沿軸線變化時(shí)，這時(shí)截面上的軸力將是截面位置x的函