拉壓應(yīng)力PPT課件

1、1生活中我們生活中我們“不知不覺(jué)不知不覺(jué)”地應(yīng)用了力學(xué)知識(shí)地應(yīng)用了力學(xué)知識(shí)“繩子繩子”的選用的選用第1頁(yè)/共47頁(yè)2 拉伸與壓縮拉伸與壓縮Axial Loading2-1 軸向拉伸與壓縮的概念第2頁(yè)/共47頁(yè)3工程實(shí)例圖工程實(shí)例圖第3頁(yè)/共47頁(yè)4橋梁工程懸索橋橋梁工程懸索橋湖南吉首矮寨特大懸索橋，主跨為1176m ，距谷底垂直高度達(dá)355米。跨峽谷懸索橋創(chuàng)世界第一。2007年10月啟動(dòng)建設(shè) ；2012年3月31日正式通車。只需要1分鐘便可完成30分鐘的繞山路。 第4頁(yè)/共47頁(yè)5橋梁工程懸索橋橋梁工程懸索橋美國(guó)加利福尼亞州金門大橋（Golden Gate Bridge），長(zhǎng)1900多米，歷時(shí)

2、4年和10萬(wàn)噸鋼材，被認(rèn)為是舊金山的象征，世界7大工程奇跡。第5頁(yè)/共47頁(yè)6橋梁工程斜拉橋橋梁工程斜拉橋第6頁(yè)/共47頁(yè)7膜結(jié)構(gòu)工程第7頁(yè)/共47頁(yè)8體育館第8頁(yè)/共47頁(yè)9油缸油缸 氣缸氣缸第9頁(yè)/共47頁(yè)10 變形特征：沿軸線方向伸長(zhǎng)或縮短，橫截面沿軸線平行移動(dòng)FFFF 受力特征：桿受一對(duì)大小相等、方向相反的縱向力， 力的作用線與桿軸線重合。FF第10頁(yè)/共47頁(yè)112-2 軸力 軸力圖第11頁(yè)/共47頁(yè)12一、剛體的平衡條件一、剛體的平衡條件（平面一般力系平面一般力系）：）：平衡條件平衡條件:力系的力系的主矢主矢和對(duì)作用面內(nèi)任意一點(diǎn)的和對(duì)作用面內(nèi)任意一點(diǎn)的主矩主矩都等于零。都等于零。剛

3、體1F2F3F4F問(wèn)：剛體是否處于平衡狀態(tài)？第12頁(yè)/共47頁(yè)13平面一般力系的平衡方程式(1)(1)：0;xF 0;yF 0.oM剛體1F2F3F4Fxyo第13頁(yè)/共47頁(yè)140;xF 0;AM0.BM平面一般力系的平衡方程式(2)(2)：剛體1F2F3F4FxyoAB第14頁(yè)/共47頁(yè)150;AM0;BM0.CMA、B、C三點(diǎn)不能共線！平面一般力系的平衡方程式(3)(3)：剛體1F2F3F4FxyoABCABCF如果A、B、C共線，滿足所有三個(gè)力矩等于零的方程，但不平衡，存在主矢不為零！第15頁(yè)/共47頁(yè)16例：列出下圖剛體的平衡方程式00123cos30cos600FFF0012sin

4、30sin600FF11220FdF d剛體1F2F3Fxyo1d2d030060第16頁(yè)/共47頁(yè)17幾種特殊情形力系平衡的充分必要條件（平衡條件）：幾種特殊情形力系平衡的充分必要條件（平衡條件）：1. 二力平衡二力平衡大小相等，方向相反，作用于同一條直線上。大小相等，方向相反，作用于同一條直線上。剛體1F2F1F2F質(zhì)點(diǎn)第17頁(yè)/共47頁(yè)182. 匯交力系匯交力系力系的主矢等于零。力系的主矢等于零。1F2F質(zhì)點(diǎn)3F剛體1F2F3F第18頁(yè)/共47頁(yè)19截面法FFFNmmFNIIImmFImmFII桿的內(nèi)力第19頁(yè)/共47頁(yè)20NFFFNmmFIFNmmFIINFFFN 為桿件為桿件m-m截

5、面上的內(nèi)力，其作用線與桿的軸線重合。截面上的內(nèi)力，其作用線與桿的軸線重合。這種內(nèi)力稱為這種內(nèi)力稱為軸力軸力，用用FN 表示。表示。第20頁(yè)/共47頁(yè)21截面法的三個(gè)步驟：截面法的三個(gè)步驟：1. 截開(kāi)：在需要求內(nèi)力的截面處，假想地將桿截分為兩部分；截開(kāi)：在需要求內(nèi)力的截面處，假想地將桿截分為兩部分；2. 代替：將兩部分的任一部分留下（一般將簡(jiǎn)單易求部分留代替：將兩部分的任一部分留下（一般將簡(jiǎn)單易求部分留下），把棄去部分對(duì)留下部分的作用代之以作用在截開(kāi)面上的下），把棄去部分對(duì)留下部分的作用代之以作用在截開(kāi)面上的內(nèi)力（力或力偶）；內(nèi)力（力或力偶）；3. 平衡：對(duì)留下部分建立平衡方程，求出未知內(nèi)力。平

6、衡：對(duì)留下部分建立平衡方程，求出未知內(nèi)力。第21頁(yè)/共47頁(yè)22例題 1 一等直桿其受力情況如圖所示，作桿的軸力圖.CABD600300500400E40kN55kN 25kN20kN第22頁(yè)/共47頁(yè)23CABD600300500400E40kN55kN 25kN20kNCABDE40kN55kN 25kN20kNFRA解解: 求支座反力求支座反力kN100202555400RR AAxFFF第23頁(yè)/共47頁(yè)24求AB段內(nèi)的軸力CABDE40kN55kN 25kN20kN10R1N AFF)()kN(10R1N AFF第24頁(yè)/共47頁(yè)25求BC段內(nèi)的軸力F40kNFN220kNCABDE

7、40kN55kN 25kNF2040R2N AFF)()kN(5040R2N AFF第25頁(yè)/共47頁(yè)26FN3求CD段內(nèi)的軸力20kN25kNCABDE40kN55kN 25kN20kNF30 0202025253 3 NF)()kN(53N F第26頁(yè)/共47頁(yè)27求DE段內(nèi)的軸力20kNFN440kN55kN 25kN20kNF4)(kN)204N F第27頁(yè)/共47頁(yè)28FN1=10kN （拉力）（拉力）FN2=50kN （拉力）（拉力） FN3= - 5kN （壓力）（壓力）FN4=20kN （拉力（拉力）5010520+CABD600300500400E40kN55kN 25kN2

8、0kN(kN)50Nmax F表示軸力與截面位置關(guān)系的圖線表示軸力與截面位置關(guān)系的圖線習(xí)慣上將正值的軸力畫在上側(cè)，負(fù)值的畫在下側(cè)習(xí)慣上將正值的軸力畫在上側(cè)，負(fù)值的畫在下側(cè)圖上應(yīng)標(biāo)注圖上應(yīng)標(biāo)注正負(fù)號(hào)及大小正負(fù)號(hào)及大小kNNF 圖: 單位第28頁(yè)/共47頁(yè)29Fv勻速f單位長(zhǎng)度繩子與地面的摩擦力為l繩子長(zhǎng)度為Ffl+NF 圖第29頁(yè)/共47頁(yè)302-3 軸向拉伸或壓縮桿件的應(yīng)力一、應(yīng)力的概念應(yīng)力：分布內(nèi)力的集度。應(yīng)力：分布內(nèi)力的集度。利用軸力無(wú)法判斷桿件是否會(huì)應(yīng)強(qiáng)度不足而破壞利用軸力無(wú)法判斷桿件是否會(huì)應(yīng)強(qiáng)度不足而破壞!20kN10kN30kN25mm23mm28mm把最大軸力所在的橫截面稱為把最大

9、軸力所在的橫截面稱為危危險(xiǎn)截面（等直桿）險(xiǎn)截面（等直桿）。把最大應(yīng)力所在的橫截面成為把最大應(yīng)力所在的橫截面成為危險(xiǎn)截面。危險(xiǎn)截面。第30頁(yè)/共47頁(yè)31AFpm平均集度：平均集度：應(yīng)力的定義：受力桿件某一截面上分布內(nèi)力在一點(diǎn)處的集度。設(shè)面積 A上內(nèi)力合力為 F第31頁(yè)/共47頁(yè)32AFAFpAddlim0其極限值其極限值p為為M點(diǎn)的總應(yīng)力。點(diǎn)的總應(yīng)力。注意：為矢量，方向與注意：為矢量，方向與 F相同。通常既不與截面垂直，也不與截面相切。相同。通常既不與截面垂直，也不與截面相切。與與截面垂直的分量稱為截面垂直的分量稱為正應(yīng)力正應(yīng)力，符號(hào)，符號(hào) ；與與截面相切的分量稱為截面相切的分量稱為切應(yīng)力切應(yīng)

10、力，符號(hào)，符號(hào) 第32頁(yè)/共47頁(yè)331. 應(yīng)力定義在受力物體的某一截面上的某一點(diǎn)處，因此，討應(yīng)力定義在受力物體的某一截面上的某一點(diǎn)處，因此，討論應(yīng)力必須明確是在哪一截面上的哪一點(diǎn)處；論應(yīng)力必須明確是在哪一截面上的哪一點(diǎn)處；應(yīng)力的特征：2. 應(yīng)力是矢量。對(duì)于應(yīng)力分量，通常規(guī)定離開(kāi)截面的應(yīng)力是矢量。對(duì)于應(yīng)力分量，通常規(guī)定離開(kāi)截面的正應(yīng)力正應(yīng)力為正，指向截面的正應(yīng)力為負(fù)（拉為正壓為負(fù)）；對(duì)截面為正，指向截面的正應(yīng)力為負(fù)（拉為正壓為負(fù)）；對(duì)截面內(nèi)部（靠近截面）的點(diǎn)產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较蛄氐膬?nèi)部（靠近截面）的點(diǎn)產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较蛄氐那袘?yīng)力切應(yīng)力為正，為正，反之為負(fù)；反之為負(fù)；第33頁(yè)/共47頁(yè)344. 整個(gè)截

11、面上各點(diǎn)的整個(gè)截面上各點(diǎn)的 應(yīng)力與微面積乘積的合成即為該截面上應(yīng)力與微面積乘積的合成即為該截面上的內(nèi)力：的內(nèi)力：AApFd應(yīng)力的特征（續(xù)）：3. 應(yīng)力的單位應(yīng)力的單位( 國(guó)際單位制國(guó)際單位制)：N/m2(Pa); 1kPa=103Pa; 1Mpa=106Pa=1N/mm2; 1GPa=109Pa第34頁(yè)/共47頁(yè)35二、橫截面上的應(yīng)力NFF 截面法FFmmIIIFNmmFI第35頁(yè)/共47頁(yè)36橫截面上的應(yīng)力AFAFpAddlim0應(yīng)力的計(jì)算dAFp A已知NFGGG請(qǐng)考慮兩個(gè)問(wèn)題：請(qǐng)考慮兩個(gè)問(wèn)題：1 兩種情形桿內(nèi)的兩種情形桿內(nèi)的應(yīng)力分布相同嗎？應(yīng)力分布相同嗎？2 兩種情形需要分兩種情形需要分

12、開(kāi)考慮嗎？開(kāi)考慮嗎？答：不相同答：不相同答：？答：？需知道應(yīng)力的分布形式需知道應(yīng)力的分布形式答：答：影響大影響大分開(kāi)考慮分開(kāi)考慮 影響小影響小不分開(kāi)考慮不分開(kāi)考慮圣維南(Saint Venant)原理： 力作用于桿端方式的不同，只會(huì)使桿端不大于桿的橫向尺寸的范圍內(nèi)受到影響。有顯著的影響有顯著的影響的區(qū)域的區(qū)域應(yīng)力分應(yīng)力分布幾乎布幾乎相同的相同的區(qū)域區(qū)域第36頁(yè)/共47頁(yè)37AF變形前為平面的橫截面變形后仍為平面（平面假設(shè)） 。也即拉壓桿在其任意兩個(gè)橫截面之間縱向線段的變形是均勻的，則有實(shí)驗(yàn)觀察軸向拉壓桿件橫截面上的應(yīng)力分布形式？第37頁(yè)/共47頁(yè)380yF得NABFsin30P則NABF2P260 kN(拉)（2）計(jì)算ABNABFAAB例2 圖示起吊三角架，AB 桿由2根截面積為10.86 cm2 的角鋼組 成，P=130 kN， =300 , 求AB桿截面應(yīng)力。解：（1）考慮A節(jié)點(diǎn)平衡 MPa364260 1010119.72 10.86 10ABCPPACNFABNF第38頁(yè)/共47頁(yè)39圓筒形薄壁容器第39頁(yè)/共47頁(yè)40用途：氫氣動(dòng)力概念車汽車第40頁(yè)/共47頁(yè)41例3 3 圓筒形薄壁容器的應(yīng)力壁厚為壁厚為 t，平均直徑為，平均直徑為 D，tDD第41頁(yè)/共47頁(yè)4242DpFtpDtDF4F（1） 軸向應(yīng)力平均直徑平均直徑D