理學(xué)材力講稿第2章拉壓

第二章軸向拉伸和壓縮材料力學(xué)1精選ppt

軸向拉伸和壓縮桿件橫截面正應(yīng)力計(jì)算公式軸向拉伸和壓縮桿件的伸長量計(jì)算公式軸向拉伸和壓縮桿件的正應(yīng)變計(jì)算公式軸向應(yīng)變

x與橫向應(yīng)變

y關(guān)系：

彈性常數(shù)

彈性模量：E，泊松比：μ胡克定律第二章軸向拉伸和壓縮知識回憶2精選ppt拉伸和壓縮桿件斜截面上的應(yīng)力第二章軸向拉伸和壓縮知識回憶3精選ppt材料拉壓時(shí)的力學(xué)性能

第二章軸向拉伸和壓縮知識回憶4精選ppt返回返回總目錄

拉、壓桿件的強(qiáng)度設(shè)計(jì)

第二章軸向拉伸和壓縮5精選ppt強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)那么、平安因數(shù)與許用應(yīng)力

三類強(qiáng)度計(jì)算問題強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)那么應(yīng)用舉例第二章軸向拉伸和壓縮

拉、壓桿件的強(qiáng)度設(shè)計(jì)6精選ppt強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)那么、平安因數(shù)與許用應(yīng)力第二章軸向拉伸和壓縮

拉、壓桿件的強(qiáng)度設(shè)計(jì)7精選ppt所謂強(qiáng)度設(shè)計(jì)(strengthdesign)是指將桿件中的最大應(yīng)力限制在允許的范圍內(nèi)，以保證桿件正常工作，不僅不發(fā)生強(qiáng)度失效，而且還要具有一定的平安裕度。對于拉伸與壓縮桿件，也就是桿件中的最大正應(yīng)力滿足：式中σu為材料的極限應(yīng)力或危險(xiǎn)應(yīng)力(criticalstress)，由材料的拉伸實(shí)驗(yàn)確定；n為平安因數(shù)或平安系數(shù)(n>1)，對于不同的機(jī)器或結(jié)構(gòu)，在相應(yīng)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中都有不同的規(guī)定。這一表達(dá)式稱為拉伸與壓縮桿件的強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則(criterionforstrengthdesign)，又稱為強(qiáng)度條件。其中稱為許用應(yīng)力(allowablestress)，與桿件的材料力學(xué)性能以及工程對桿件安全裕度的要求有關(guān)，由下式確定第二章軸向拉伸和壓縮

拉、壓桿件的強(qiáng)度設(shè)計(jì)8精選ppt引入安全系數(shù)的原因：1、作用在構(gòu)件上的外力常常估計(jì)不準(zhǔn)確；2、構(gòu)件的外形及所受外力較復(fù)雜，計(jì)算時(shí)需進(jìn)行簡化，因此工作應(yīng)力均有一定程度的近似性；

3、材料均勻連續(xù)、各向同性假設(shè)與實(shí)際構(gòu)件的出入，且小試樣還不能真實(shí)地反映所用材料的性質(zhì)等。第二章軸向拉伸和壓縮

拉、壓桿件的強(qiáng)度設(shè)計(jì)9精選ppt強(qiáng)度計(jì)算的依據(jù)是強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)那么或強(qiáng)度條件。據(jù)此，可以解決三類強(qiáng)度問題。拉壓桿件強(qiáng)度條件：等截面拉壓桿件強(qiáng)度條件：第二章軸向拉伸和壓縮

拉、壓桿件的強(qiáng)度設(shè)計(jì)10精選ppt

三類強(qiáng)度計(jì)算問題第二章軸向拉伸和壓縮

拉、壓桿件的強(qiáng)度設(shè)計(jì)11精選ppt強(qiáng)度核核桿件的幾何尺寸、受力大小以及許用應(yīng)力，校核桿件或結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度是否平安，也就是驗(yàn)證設(shè)計(jì)準(zhǔn)那么是否滿足。如果滿足，那么桿件或結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度是平安的；否那么，是不平安的。?第二章軸向拉伸和壓縮

拉、壓桿件的強(qiáng)度設(shè)計(jì)12精選ppt強(qiáng)度設(shè)計(jì)桿件的受力大小以及許用應(yīng)力，根據(jù)設(shè)計(jì)準(zhǔn)那么，計(jì)算所需要的桿件橫截面面積，進(jìn)而設(shè)計(jì)處出合理的橫截面尺寸。式中FN和A分別為產(chǎn)生最大正應(yīng)力的橫截面上的軸力和面積。

第二章軸向拉伸和壓縮

拉、壓桿件的強(qiáng)度設(shè)計(jì)13精選ppt確定許可載荷(allowableload)根據(jù)設(shè)計(jì)準(zhǔn)那么，確定桿件或結(jié)構(gòu)所能承受的最大軸力，進(jìn)而求得所能承受的外加載荷。式中為

FP

許用載荷。第二章軸向拉伸和壓縮

拉、壓桿件的強(qiáng)度設(shè)計(jì)14精選ppt強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)那么應(yīng)用舉例第二章軸向拉伸和壓縮

拉、壓桿件的強(qiáng)度設(shè)計(jì)15精選ppt螺紋內(nèi)徑d＝15mm的螺栓，緊固時(shí)所承受的預(yù)緊力為FP＝20kN。假設(shè)螺栓的許用應(yīng)力σ＝150MPa，試：校核螺栓的強(qiáng)度是否平安?！纠?.8】

解：1．確定螺栓所受軸力

應(yīng)用截面法，很容易求得螺栓所受的軸力即為預(yù)緊力：

FN＝FP＝20kN

2．計(jì)算螺栓橫截面上的正應(yīng)力

根據(jù)拉伸與壓縮桿件橫截面上的正應(yīng)力公式，螺栓在預(yù)緊力作用下，橫截面上的正應(yīng)力第二章軸向拉伸和壓縮

拉、壓桿件的強(qiáng)度設(shè)計(jì)16精選ppt3．應(yīng)用確定設(shè)計(jì)準(zhǔn)那么進(jìn)行確定校核許用應(yīng)力σ＝150MPa，而上述計(jì)算結(jié)果說明螺栓橫截面上的實(shí)際應(yīng)力所以，螺栓的強(qiáng)度是平安的。第二章軸向拉伸和壓縮

拉、壓桿件的強(qiáng)度設(shè)計(jì)17精選ppt【例2.9】

可以繞鉛垂軸OO1旋轉(zhuǎn)的吊車中斜拉桿AC由兩根50mm×50mm×5mm的等邊角鋼組成，水平橫梁AB由兩根10號槽鋼組成。AC桿和AB梁的材料都是Q235鋼，許用應(yīng)力

σ

＝150Maa。當(dāng)行走小車位于A點(diǎn)時(shí)(小車的兩個(gè)輪子之間的距離很小，小車作用在橫梁上的力可以看作是作用在A點(diǎn)的集中力)，桿和梁的自重忽略不計(jì)。

求：允許的最大起吊重量FW〔包括行走小車和電動機(jī)的自重〕。第二章軸向拉伸和壓縮

拉、壓桿件的強(qiáng)度設(shè)計(jì)18精選ppt

解：1．受力分析

因?yàn)樗蟮男≤囋贏點(diǎn)時(shí)所能起吊的最大重量，這種情形下，AB梁與AC兩桿的兩端都可以簡化為鉸鏈連接。因而，可以得到吊車的計(jì)算模型。其中AB和AC都是二力桿，二者分別承受壓縮和拉伸。FW第二章軸向拉伸和壓縮

拉、壓桿件的強(qiáng)度設(shè)計(jì)19精選ppt

解：2．確定二桿的軸力

以節(jié)點(diǎn)A為研究對象，并設(shè)AB和AC桿的軸力均為正方向，分別為FN1和FN2。根據(jù)節(jié)點(diǎn)A的受力圖，由平衡條件

FWFW第二章軸向拉伸和壓縮

拉、壓桿件的強(qiáng)度設(shè)計(jì)20精選ppt

解：3．

確定最大起吊重量

對于AB桿，由型鋼表查得單根10號槽鋼的橫截面面積為12.74cm2，注意到AB桿由兩根槽鋼組成，因此，桿橫截面上的正應(yīng)力

將其代入強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)那么，得到第二章軸向拉伸和壓縮

拉、壓桿件的強(qiáng)度設(shè)計(jì)21精選ppt

解：3．

確定最大起吊重量由此解出保證AB桿強(qiáng)度平安所能承受的最大起吊重量第二章軸向拉伸和壓縮

拉、壓桿件的強(qiáng)度設(shè)計(jì)22精選ppt將其代入強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)那么，得到由此解出保證AC桿強(qiáng)度平安所能承受的最大起吊重量對于AC桿

解：3．

確定最大起吊重量第二章軸向拉伸和壓縮

拉、壓桿件的強(qiáng)度設(shè)計(jì)23精選ppt

解：3．

確定最大起吊重量為保證整個(gè)吊車結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度平安，吊車所能起吊的最大重量，應(yīng)取上述FW1和FW2中較小者。于是，吊車的最大起吊重量:FW＝57.6kN

第二章軸向拉伸和壓縮

拉、壓桿件的強(qiáng)度設(shè)計(jì)24精選ppt

4．本例討論其中為單根槽鋼的橫截面面積。根據(jù)以上分析，在最大起吊重量FW＝57.6kN的情形下，顯然AB桿的強(qiáng)度尚有富裕。因此，為了節(jié)省材料，同時(shí)還可以減輕吊車結(jié)構(gòu)的重量，可以重新設(shè)計(jì)AB桿的橫截面尺寸。根據(jù)強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)那么，有第二章軸向拉伸和壓縮

拉、壓桿件的強(qiáng)度設(shè)計(jì)25精選ppt其中為單根槽鋼的橫截面面積。

4．本例討論由型鋼表可以查得，5號槽鋼即可滿足這一要求。這種設(shè)計(jì)實(shí)際上是一種等強(qiáng)度的設(shè)計(jì)，是保證構(gòu)件與結(jié)構(gòu)平安的前提下，最經(jīng)濟(jì)合理的設(shè)計(jì)。第二章軸向拉伸和壓縮

拉、壓桿件的強(qiáng)度設(shè)計(jì)26精選ppt

12CBA1.5m2mF【例2.10】圖示結(jié)構(gòu)，鋼桿1：圓形截面，直徑d=16mm,許用應(yīng)力；桿2：方形截面，邊長a=100mm,

。(1)當(dāng)作用在B點(diǎn)的載荷F=2噸時(shí)，校核強(qiáng)度；(2)求在B點(diǎn)處所能承受的許用載荷。解：一般步驟：外力內(nèi)力應(yīng)力

強(qiáng)度校核第二章軸向拉伸和壓縮

拉、壓桿件的強(qiáng)度設(shè)計(jì)27精選pptF1、計(jì)算各桿軸力

21解得

12CBA1.5m2mFB第二章軸向拉伸和壓縮

拉、壓桿件的強(qiáng)度設(shè)計(jì)28精選ppt2、F=2

噸時(shí)，校核強(qiáng)度1桿：2桿：因此結(jié)構(gòu)平安。第二章軸向拉伸和壓縮

拉、壓桿件的強(qiáng)度設(shè)計(jì)29精選ppt3、F

未知，求許可載荷[F]各桿的許可內(nèi)力為兩桿分別到達(dá)許可內(nèi)力時(shí)所對應(yīng)的載荷1桿第二章軸向拉伸和壓縮

拉、壓桿件的強(qiáng)度設(shè)計(jì)30精選ppt2桿：確定結(jié)構(gòu)的許可載荷為

分析討論：

和是兩個(gè)不同的概念。因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)中各桿并不同時(shí)達(dá)到危險(xiǎn)狀態(tài)，所以其許可載荷是由最先達(dá)到許可內(nèi)力的那根桿的強(qiáng)度決定。第二章軸向拉伸和壓縮

拉、壓桿件的強(qiáng)度設(shè)計(jì)31精選ppt

連接局部的強(qiáng)度計(jì)算第二章軸向拉伸和壓縮32精選pptFF/2F/2連接件：銷釘、螺栓、鍵等。被連接件：構(gòu)件。銷鋼板連接件受力以后產(chǎn)生的變形主要是剪切變形。一、剪切概念及其實(shí)用計(jì)算第二章軸向拉伸和壓縮連接局部的強(qiáng)度計(jì)算33精選pptFF

受力特征：桿件受到兩個(gè)大小相等，方向相反、作用線垂直于桿的軸線并且相互平行且相距很近的力的作用。

變形特征：桿件沿兩力之間的截面發(fā)生錯(cuò)動，直至破壞（小矩形）。剪切面剪切面：發(fā)生錯(cuò)動的面。單剪：有一個(gè)剪切面的桿件，如鉚釘。第二章軸向拉伸和壓縮連接局部的強(qiáng)度計(jì)算34精選ppt一個(gè)剪切面

單剪第二章軸向拉伸和壓縮連接局部的強(qiáng)度計(jì)算35精選pptFF/2F/2F/2F/2FF/2F/2F剪切面雙剪：有兩個(gè)剪切面的桿件，如銷。第二章軸向拉伸和壓縮連接局部的強(qiáng)度計(jì)算36精選ppt求內(nèi)力〔剪切力〕：截面法F/2F/2F求應(yīng)力〔切應(yīng)力〕：實(shí)用計(jì)算方法：根據(jù)構(gòu)件破壞的可能性，以直接試驗(yàn)為根底，以較為近似的名義應(yīng)力公式進(jìn)行構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算。名義切應(yīng)力：假設(shè)切應(yīng)力在整個(gè)剪切面上均勻分布。第二章軸向拉伸和壓縮連接局部的強(qiáng)度計(jì)算37精選ppt剪切強(qiáng)度條件：名義許用切應(yīng)力1、選擇截面尺寸;2、確定最大許可載荷；3、強(qiáng)度校核。可解決三類問題：在假定的前提下進(jìn)行實(shí)物或模型實(shí)驗(yàn)，確定許用應(yīng)力。第二章軸向拉伸和壓縮連接局部的強(qiáng)度計(jì)算38精選pptFdt沖頭鋼板沖?！纠?.11】沖床的最大沖壓力為400kN，被沖剪鋼板的剪切極限應(yīng)力為,試求此沖床所能沖剪鋼板的最大厚度t。d=34mm。第二章軸向拉伸和壓縮連接局部的強(qiáng)度計(jì)算39精選pptFFF剪切面解：剪切面是鋼板內(nèi)被沖頭沖出的圓柱體的側(cè)面：t沖孔所需要的沖剪力：故即第二章軸向拉伸和壓縮連接局部的強(qiáng)度計(jì)算40精選ppt二、擠壓概念及其實(shí)用計(jì)算擠壓：連接件和被連接件在接觸面上相互壓緊的現(xiàn)象。FF/2F/2F/2F/2F第二章軸向拉伸和壓縮連接局部的強(qiáng)度計(jì)算41精選ppt擠壓引起的可能的破壞：在接觸外表產(chǎn)生過大的塑性變形、壓碎或連接件〔如銷釘〕被壓扁。擠壓強(qiáng)度問題〔以銷為例〕擠壓力〔中間局部〕：F/2F/2F

擠壓面：直徑等于d，高度為接觸高度的半圓柱表面。擠壓應(yīng)力：擠壓面上分布的正應(yīng)力。第二章軸向拉伸和壓縮連接局部的強(qiáng)度計(jì)算42精選ppt

擠壓實(shí)用計(jì)算方法：假設(shè)擠壓應(yīng)力在整個(gè)擠壓面上均勻分布。擠壓面面積的計(jì)算：1、平面接觸〔如平鍵〕：擠壓面面積等于實(shí)際的承壓面積。FFbhlh——平鍵高度l——平鍵長度第二章軸向拉伸和壓縮連接局部的強(qiáng)度計(jì)算43精選ppt2、柱面接觸〔如鉚釘〕：擠壓面面積為實(shí)際的承壓面積在其直徑平面上的投影。d——鉚釘或銷釘直徑，

——接觸柱面的長度

擠壓強(qiáng)度條件：第二章軸向拉伸和壓縮連接局部的強(qiáng)度計(jì)算44精選ppt

注意：在應(yīng)用擠壓強(qiáng)度條件進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，要注意連接件與被連接件的材料是否相同，如不同，應(yīng)對擠壓強(qiáng)度較低的材料進(jìn)行計(jì)算，相應(yīng)的采用較低的許用擠壓應(yīng)力。名義許用擠壓應(yīng)力，由試驗(yàn)測定。

擠壓強(qiáng)度條件：第二章軸向拉伸和壓縮連接局部的強(qiáng)度計(jì)算45精選ppt【例2.12】兩矩形截面木桿，用兩塊鋼板連接如圖示。已知拉桿的截面寬度b=25cm，沿順紋方向承受拉力F=50kN，木材的順紋許用切應(yīng)力為,順紋許用擠壓應(yīng)力為。試求接頭處所需的尺寸L和。FFLL

b第二章軸向拉伸和壓縮連接局部的強(qiáng)度計(jì)算46精選pptFF/2F/2解：剪切面如下圖。剪切面面積為：剪切面由剪切強(qiáng)度條件：由擠壓強(qiáng)度條件：第二章軸向拉伸和壓縮連接局部的強(qiáng)度計(jì)算47精選ppt【例2.13】厚為的主鋼板用兩塊厚度為的同樣材料的蓋板對接如圖示。已知鉚釘直徑為d=2cm，