拉壓應(yīng)力PPT課件

1、1生活中我們生活中我們“不知不覺不知不覺”地應(yīng)用了力學(xué)知識地應(yīng)用了力學(xué)知識“繩子繩子”的選用的選用第1頁/共47頁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/共47頁3工程實例圖工程實例圖第3頁/共47頁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355米?？鐛{谷懸索橋創(chuàng)世界第一。2007年10月啟動建設(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/共47頁5橋梁工程懸索橋橋梁工程懸索橋美國加利福尼亞州金門大橋（Golden Gate Bridge），長1900多米，歷時

2、4年和10萬噸鋼材，被認為是舊金山的象征，世界7大工程奇跡。第5頁/共47頁6橋梁工程斜拉橋橋梁工程斜拉橋第6頁/共47頁7膜結(jié)構(gòu)工程第7頁/共47頁8體育館第8頁/共47頁9油缸油缸 氣缸氣缸第9頁/共47頁10 變形特征：沿軸線方向伸長或縮短，橫截面沿軸線平行移動FFFF 受力特征：桿受一對大小相等、方向相反的縱向力， 力的作用線與桿軸線重合。FF第10頁/共47頁112-2 軸力 軸力圖第11頁/共47頁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作用面內(nèi)任意一點的和對作用面內(nèi)任意一點的主矩主矩都等于零。都等于零。剛

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

4、30sin600FF11220FdF d剛體1F2F3Fxyo1d2d030060第16頁/共47頁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)點第17頁/共47頁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3F剛體1F2F3F第18頁/共47頁19截面法FFFNmmFNIIImmFImmFII桿的內(nèi)力第19頁/共47頁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/共47頁21截面法的三個步驟：截面法的三個步驟：1. 截開：在需要求內(nèi)力的截面處，假想地將桿截分為兩部分；截開：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（一般將簡單易求部分留代替：將兩部分的任一部分留下（一般將簡單易求部分留下），把棄去部分對留下部分的作用代之以作用在截開面上的下），把棄去部分對留下部分的作用代之以作用在截開面上的內(nèi)力（力或力偶）；內(nèi)力（力或力偶）；3. 平衡：對留下部分建立平衡方程，求出未知內(nèi)力。平

6、衡：對留下部分建立平衡方程，求出未知內(nèi)力。第21頁/共47頁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/共47頁23CABD600300500400E40kN55kN 25kN20kNCABDE40kN55kN 25kN20kNFRA解解: 求支座反力求支座反力kN100202555400RR AAxFFF第23頁/共47頁24求AB段內(nèi)的軸力CABDE40kN55kN 25kN20kN10R1N AFF)()kN(10R1N AFF第24頁/共47頁25求BC段內(nèi)的軸力F40kNFN220kNCABDE

7、40kN55kN 25kNF2040R2N AFF)()kN(5040R2N AFF第25頁/共47頁26FN3求CD段內(nèi)的軸力20kN25kNCABDE40kN55kN 25kN20kNF30 0202025253 3 NF)()kN(53N F第26頁/共47頁27求DE段內(nèi)的軸力20kNFN440kN55kN 25kN20kNF4)(kN)204N F第27頁/共47頁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)，負值的畫在下側(cè)習(xí)慣上將正值的軸力畫在上側(cè)，負值的畫在下側(cè)圖上應(yīng)標注圖上應(yīng)標注正負號及大小正負號及大小kNNF 圖: 單位第28頁/共47頁29Fv勻速f單位長度繩子與地面的摩擦力為l繩子長度為Ffl+NF 圖第29頁/共47頁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。利用軸力無法判斷桿件是否會應(yīng)強度不足而破壞利用軸力無法判斷桿件是否會應(yīng)強度不足而破壞!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截面（等直桿）險截面（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截面。危險截面。第30頁/共47頁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)力在一點處的集度。設(shè)面積 A上內(nèi)力合力為 F第31頁/共47頁32AFAFpAddlim0其極限值其極限值p為為M點的總應(yīng)力。點的總應(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，符號 ；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，符號 第32頁/共47頁331. 應(yīng)力定義在受力物體的某一截面上的某一點處，因此，討應(yīng)力定義在受力物體的某一截面上的某一點處，因此，討論應(yīng)力必須明確是在哪一截面上的哪一點處；論應(yīng)力必須明確是在哪一截面上的哪一點處；應(yīng)力的特征：2. 應(yīng)力是矢量。對于應(yīng)力分量，通常規(guī)定離開截面的應(yīng)力是矢量。對于應(yīng)力分量，通常規(guī)定離開截面的正應(yīng)力正應(yīng)力為正，指向截面的正應(yīng)力為負（拉為正壓為負）；對截面為正，指向截面的正應(yīng)力為負（拉為正壓為負）；對截面內(nèi)部（靠近截面）的點產(chǎn)生順時針方向力矩的內(nèi)部（靠近截面）的點產(chǎn)生順時針方向力矩的切應(yīng)力切應(yīng)力為正，為正，反之為負；反之為負；第33頁/共47頁344. 整個截

11、面上各點的整個截面上各點的 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( 國際單位制國際單位制)：N/m2(Pa); 1kPa=103Pa; 1Mpa=106Pa=1N/mm2; 1GPa=109Pa第34頁/共47頁35二、橫截面上的應(yīng)力NFF 截面法FFmmIIIFNmmFI第35頁/共47頁36橫截面上的應(yīng)力AFAFpAddlim0應(yīng)力的計算dAFp A已知NFGGG請考慮兩個問題：請考慮兩個問題：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、開考慮嗎？開考慮嗎？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：影響大影響大分開考慮分開考慮 影響小影響小不分開考慮不分開考慮圣維南(Saint Venant)原理： 力作用于桿端方式的不同，只會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/共47頁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橫截面之間縱向線段的變形是均勻的，則有實驗觀察軸向拉壓桿件橫截面上的應(yīng)力分布形式？第37頁/共47頁380yF得NABFsin30P則NABF2P260 kN(拉)（2）計算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)點平衡 MPa364260 1010119.72 10.86 10ABCPPACNFABNF第38頁/共47頁39圓筒形薄壁容器第39頁/共47頁40用途：氫氣動力概念車汽車第40頁/共47頁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/共47頁4242DpFtpDtDF4F（1） 軸向應(yīng)力平均直徑平均直徑D