工程力學(xué)-軸向拉壓桿件的強(qiáng)度與變形計(jì)算

工程力學(xué)--軸向拉壓桿件的強(qiáng)度與變形計(jì)算匯報(bào)人：AA2024-01-31CATALOGUE目錄引言軸向拉壓桿件的基本概念軸向拉壓桿件的強(qiáng)度計(jì)算軸向拉壓桿件的變形計(jì)算軸向拉壓桿件的穩(wěn)定性分析實(shí)驗(yàn)與仿真引言01實(shí)際應(yīng)用廣泛在實(shí)際工程中，許多桿件承受軸向拉壓載荷，如橋梁、建筑、機(jī)械等。因此，掌握軸向拉壓桿件的強(qiáng)度與變形計(jì)算方法對于工程師而言至關(guān)重要。工程力學(xué)基礎(chǔ)軸向拉壓桿件的強(qiáng)度與變形計(jì)算是工程力學(xué)中的基礎(chǔ)內(nèi)容，對于理解和分析工程結(jié)構(gòu)具有重要意義。安全性評估通過對軸向拉壓桿件的強(qiáng)度與變形進(jìn)行計(jì)算，可以對結(jié)構(gòu)的安全性進(jìn)行評估，確保結(jié)構(gòu)在承受載荷時不會發(fā)生破壞或失穩(wěn)。背景與意義掌握基本概念理解強(qiáng)度條件掌握變形計(jì)算培養(yǎng)分析與設(shè)計(jì)能力課程目標(biāo)與要求學(xué)生應(yīng)掌握軸向拉壓桿件的基本概念、受力特點(diǎn)以及變形形式。掌握軸向拉壓桿件的變形計(jì)算方法，能夠計(jì)算桿件在軸向拉壓載荷作用下的變形量。理解并掌握軸向拉壓桿件的強(qiáng)度條件，能夠運(yùn)用強(qiáng)度條件進(jìn)行桿件的強(qiáng)度校核。通過課程學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的工程分析與設(shè)計(jì)能力，能夠針對實(shí)際問題進(jìn)行軸向拉壓桿件的設(shè)計(jì)與優(yōu)化。軸向拉壓桿件的基本概念020102軸向拉壓桿件的定義這類桿件在工程中廣泛存在，如橋梁、建筑、機(jī)械等領(lǐng)域的承重和傳力構(gòu)件。軸向拉壓桿件是指受到軸向拉伸或壓縮的桿件，其外力作用線與桿件軸線重合或接近重合。在外力作用下，桿件內(nèi)部產(chǎn)生相應(yīng)的應(yīng)力，且應(yīng)力分布較為均勻。當(dāng)外力超過桿件的承載能力時，桿件將發(fā)生破壞，表現(xiàn)為斷裂或失穩(wěn)等形式。軸向拉壓桿件主要承受軸向力，即沿桿件軸線方向的拉伸或壓縮力。軸向拉壓桿件的受力特點(diǎn)在軸向力作用下，桿件將發(fā)生伸長或縮短的變形，變形量與外力大小和桿件材料性質(zhì)有關(guān)。桿件的變形是彈性的，即外力撤銷后變形能夠恢復(fù)，但超過一定限度后將發(fā)生塑性變形或破壞。軸向拉壓桿件的變形對其承載能力和穩(wěn)定性有重要影響，需要進(jìn)行合理的計(jì)算和控制。軸向拉壓桿件的變形特點(diǎn)軸向拉壓桿件的強(qiáng)度計(jì)算03

材料的力學(xué)性質(zhì)彈性模量表征材料在彈性階段應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系的比例常數(shù)。屈服極限材料開始發(fā)生明顯塑性變形的應(yīng)力值。強(qiáng)度極限材料在斷裂前所能承受的最大應(yīng)力值。應(yīng)力單位面積上所受的力，表示物體內(nèi)部受力狀況的物理量。應(yīng)變物體在外力作用下產(chǎn)生的相對變形，表示物體變形程度的物理量。彈性變形外力去除后能夠完全恢復(fù)的變形。塑性變形外力去除后不能恢復(fù)的變形。應(yīng)力與應(yīng)變的概念軸向拉壓桿件在工作時應(yīng)滿足強(qiáng)度條件，即桿件內(nèi)的最大工作應(yīng)力不超過材料的許用應(yīng)力。許用應(yīng)力是根據(jù)材料的力學(xué)性質(zhì)和安全系數(shù)確定的，通常取材料的屈服極限或強(qiáng)度極限除以相應(yīng)的安全系數(shù)。對于脆性材料，通常以強(qiáng)度極限作為許用應(yīng)力的基礎(chǔ)；對于塑性材料，通常以屈服極限作為許用應(yīng)力的基礎(chǔ)。軸向拉壓桿件的強(qiáng)度條件一直徑為d的圓截面鋼桿，受軸向拉力F作用，材料的屈服極限為σs，彈性模量為E。計(jì)算桿件的橫截面上的正應(yīng)力和軸向變形量。實(shí)例一一矩形截面木桿，受軸向壓力P作用，截面尺寸為b×h，材料的許用應(yīng)力為[σ]。校核桿件的強(qiáng)度是否滿足要求。實(shí)例二一階梯形截面桿件，受軸向拉力作用，各段截面的尺寸和材料均不同。分別計(jì)算各段截面上的應(yīng)力和應(yīng)變，并判斷哪一段截面最先達(dá)到強(qiáng)度極限。實(shí)例三強(qiáng)度計(jì)算實(shí)例軸向拉壓桿件的變形計(jì)算04在外力作用下，桿件發(fā)生形狀和尺寸的變化稱為變形。變形定義變形種類變形與位移桿件的變形主要包括軸向拉伸或壓縮、彎曲、剪切和扭轉(zhuǎn)等。變形是桿件內(nèi)部各點(diǎn)位置的變化，而位移則是桿件上某一點(diǎn)或某一段相對于其他點(diǎn)或段的位置變化。030201變形的基本概念123在軸向拉壓作用下，桿件的變形量可以通過胡克定律進(jìn)行計(jì)算，即變形量與外力成正比，與桿件的剛度成反比。變形量計(jì)算桿件的變形與其內(nèi)部的應(yīng)力狀態(tài)密切相關(guān)，變形的大小可以反映桿件受力的程度和狀態(tài)。變形與應(yīng)力的關(guān)系桿件的變形受到多種因素的影響，包括外力大小、作用方式、桿件的材料性質(zhì)、截面形狀和尺寸等。變形的影響因素軸向拉壓桿件的變形計(jì)算實(shí)例一簡單拉壓桿件的變形計(jì)算，通過給定的外力、桿件尺寸和材料性質(zhì)，計(jì)算桿件的變形量。實(shí)例二組合桿件的變形計(jì)算，考慮多個桿件組成的系統(tǒng)中，各桿件之間的相互作用和變形協(xié)調(diào)條件，計(jì)算整個系統(tǒng)的變形情況。實(shí)例三復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下的變形計(jì)算，針對受到多種外力作用的復(fù)雜桿件，分析其內(nèi)部的應(yīng)力分布和變形情況，并進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算和分析。變形計(jì)算實(shí)例軸向拉壓桿件的穩(wěn)定性分析05指結(jié)構(gòu)或構(gòu)件在受到微小擾動后，能夠恢復(fù)到原有平衡狀態(tài)的能力。穩(wěn)定性定義根據(jù)失穩(wěn)前變形的性質(zhì)，可分為分支點(diǎn)失穩(wěn)和極值點(diǎn)失穩(wěn)。穩(wěn)定性分類穩(wěn)定性的概念對于細(xì)長桿，當(dāng)壓力達(dá)到某一臨界值時，桿件將發(fā)生屈曲失穩(wěn)，該臨界值可通過歐拉公式計(jì)算。歐拉公式臨界應(yīng)力與桿件的柔度（長細(xì)比）有關(guān)，柔度越大，臨界應(yīng)力越低，桿件越容易失穩(wěn)。臨界應(yīng)力與柔度為保證桿件的穩(wěn)定性，需使工作應(yīng)力小于臨界應(yīng)力，或使柔度小于某一限值。穩(wěn)定性條件軸向拉壓桿件的穩(wěn)定性條件通過增加截面慣性矩來提高抗彎剛度，從而提高穩(wěn)定性。選擇合理的截面形狀通過限制桿件的長細(xì)比來保證其穩(wěn)定性，長細(xì)比過大的桿件應(yīng)采取加固措施。限制桿件長細(xì)比通過增加支撐和約束來限制桿件的變形，從而提高其穩(wěn)定性。設(shè)置支撐和約束采用高強(qiáng)度材料可以提高桿件的承載能力，從而提高其穩(wěn)定性。采用高強(qiáng)度材料提高穩(wěn)定性的措施實(shí)驗(yàn)與仿真06目的通過實(shí)驗(yàn)掌握軸向拉壓桿件的強(qiáng)度與變形計(jì)算方法，驗(yàn)證理論知識的正確性，提高解決實(shí)際問題的能力。要求認(rèn)真閱讀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，了解實(shí)驗(yàn)原理、步驟和注意事項(xiàng)；按照實(shí)驗(yàn)要求正確操作實(shí)驗(yàn)設(shè)備，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，得出正確的結(jié)論。實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求設(shè)備萬能材料試驗(yàn)機(jī)、引伸計(jì)、軸向拉壓桿件試樣等。原理根據(jù)材料力學(xué)的基本原理，通過萬能材料試驗(yàn)機(jī)對軸向拉壓桿件進(jìn)行加載，利用引伸計(jì)測量桿件的變形量，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算桿件的應(yīng)力和應(yīng)變，進(jìn)而分析桿件的強(qiáng)度和變形特性。實(shí)驗(yàn)設(shè)備與原理按照實(shí)驗(yàn)要求選擇合適的軸向拉壓桿件試樣。將試樣安裝在萬能材料試驗(yàn)機(jī)上，并正確連接引伸計(jì)。實(shí)驗(yàn)步驟與注意事項(xiàng)2.安裝試樣1.準(zhǔn)備試樣實(shí)驗(yàn)步驟與注意事項(xiàng)3.開始實(shí)驗(yàn)啟動萬能材料試驗(yàn)機(jī)，對試樣進(jìn)行加載，同時記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。4.結(jié)束實(shí)驗(yàn)當(dāng)試樣發(fā)生破壞或達(dá)到預(yù)定加載值時，停止實(shí)驗(yàn)。注意事項(xiàng)1.實(shí)驗(yàn)前應(yīng)認(rèn)真檢查實(shí)驗(yàn)設(shè)備是否完好，試樣是否符合要求。2.實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)嚴(yán)格按照實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行操作，避免誤操作導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗或設(shè)備損壞。3.實(shí)驗(yàn)結(jié)束后應(yīng)及時關(guān)閉實(shí)驗(yàn)設(shè)備，整理實(shí)驗(yàn)場地。01020304實(shí)驗(yàn)步驟與注意事項(xiàng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制應(yīng)力-