第三章 剪切與圓軸扭轉(zhuǎn).ppt

《第三章 剪切與圓軸扭轉(zhuǎn).ppt》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。

1、第三章剪切與圓軸扭轉(zhuǎn)§3-1剪切一、剪切概念、剪應(yīng)力1、剪切剪切構(gòu)件受力特點(diǎn)——作用在構(gòu)件兩側(cè)面上的外力合力大小相等、方向相反，且作用線很近。變形特點(diǎn)——力作用線間截面發(fā)生相對(duì)錯(cuò)動(dòng)。常見剪切現(xiàn)象：剪刀裁剪，沖床裁剪東西。如圖：沖床裁剪鋼板鋼板受力變形1-1與2-2兩平面相對(duì)錯(cuò)動(dòng)，平行于作用力方向，稱為剪切面。外力達(dá)到一定時(shí)，受剪構(gòu)件沿剪切面剪斷。2、剪應(yīng)力構(gòu)件受剪切作用，剪切面產(chǎn)生內(nèi)力Q如圖：攪拌軸上受剪切的鍵軸上的鍵受力特點(diǎn)如圖鍵一部分鑲嵌在軸內(nèi),另一部分插入連軸器鍵槽內(nèi)利用截面法沿剪切面將鍵分

2、成兩部分，取一部分分析，受力圖剪切面上的內(nèi)力Q，外力N，根據(jù)內(nèi)外力平衡得：N=QQ——剪力，與剪切面相切，假定剪力分布均勻。剪應(yīng)力——單位面積上剪力，用τ表示。剪應(yīng)力單位：MPa(N/mm2)，Pa(N/m2)假設(shè)剪力分布均勻，計(jì)算剪應(yīng)力τ為名義剪應(yīng)力，與真實(shí)剪應(yīng)力分布有差別。例：一個(gè)受剪銷釘受力如圖。銷釘橫截面積A.銷釘存在兩個(gè)剪切面，受力如圖2Q=P,Q=P/2銷釘上剪應(yīng)力τP二、擠壓概念、擠壓應(yīng)力擠壓——兩物體表面間相互壓緊，使表面局部受壓。擠壓力——作用面上的壓力。擠壓應(yīng)力——擠壓作用在擠

3、壓面上引起的應(yīng)力，用σj表示，單位面積擠壓力。如圖：受擠壓作用構(gòu)件，一塊鋼板通過(guò)銷釘連接。鋼板受力P作用，則鋼板孔表面受到擠壓作用。如圖：擠壓力過(guò)大造成的破壞現(xiàn)象：①接觸面局部表面發(fā)生塑性變形，或變長(zhǎng)鋼板圓孔圓孔或銷釘壓潰，或兩者同時(shí)存在。②工程上表現(xiàn)在連接件孔變大后，連接松動(dòng)。擠壓應(yīng)力與壓縮應(yīng)力區(qū)別：①擠壓應(yīng)力只分布于兩構(gòu)件相互接觸局部區(qū)域，在擠壓面表層。擠壓應(yīng)力較大，稍遠(yuǎn)處迅速減小。②壓縮應(yīng)力均勻分布于整個(gè)構(gòu)件內(nèi)部。A——擠壓面積，構(gòu)件之間接觸面積。擠壓應(yīng)力σjσj——擠壓力擠壓面積確定：①對(duì)

4、平面接觸，A為接觸面積。②對(duì)圓柱面接觸，Aj為圓柱面投影面積，Aj=dt如圖：t——板厚度d——孔直徑三、剪切與擠壓計(jì)算確保構(gòu)件安全工作，應(yīng)保證材料中應(yīng)力在允許范圍內(nèi)。剪切與擠壓強(qiáng)度條件：[τ]——許用剪切應(yīng)力對(duì)塑性材料[τ]和[σj]與許用拉應(yīng)力[σ]可近似建立如下關(guān)系：[σj]——許用擠壓應(yīng)力對(duì)脆性材料[τ]=(0.6~0.8)[σ][σj]=(1.7~2)[σ][τ]=(0.8~01)[σ][σj]=(0.9~1.5)[σ]注意：一般受剪構(gòu)件同時(shí)也受擠壓，應(yīng)進(jìn)行剪切與擠壓兩方面計(jì)算。剪切與擠

5、壓強(qiáng)度計(jì)算可解決三方面計(jì)算：②設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)尺寸③確定許用載荷Q≤[τ]APj≤[σj]Aj①?gòu)?qiáng)度校核τ≤[τ]σj≤[σj]四、剪應(yīng)變、剪切虎克定律構(gòu)件受剪切，兩剪切面發(fā)生相對(duì)錯(cuò)動(dòng)，發(fā)生剪切變形。變形如圖：剪切面取微段dx，放大圖剪切虎克定律——當(dāng)剪應(yīng)力不超過(guò)材料剪切比例極限τp，τ與γ成正比，τ=GγG——剪切模量，物理意義——表示材料抵抗剪切變形能力。剪切模量G與彈性模量之間關(guān)系：微段dx長(zhǎng)剪切變形，egfh相對(duì)于abcd面變形長(zhǎng)ee`ee`——絕對(duì)變形相對(duì)變形γ很小。γ——為矩形直角微變形，稱為

6、剪應(yīng)變或角應(yīng)變。γ單位弧度(rad)§3-2扭轉(zhuǎn)概念桿件扭轉(zhuǎn)的受力特點(diǎn)：作用在桿兩端一對(duì)力為力偶，等值、反向。桿件扭轉(zhuǎn)的變形特點(diǎn)：桿橫截面繞軸線產(chǎn)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，使縱向線變?yōu)槁菪€。§3-3扭轉(zhuǎn)時(shí)外力和內(nèi)力計(jì)算扭轉(zhuǎn)構(gòu)件強(qiáng)度計(jì)算方法：①由受力分析求外力。②由截面法求內(nèi)力。③由試驗(yàn)作假設(shè)和推論，建立應(yīng)力在橫截面分布形式。④建立應(yīng)力、應(yīng)變計(jì)算式，進(jìn)行強(qiáng)度與剛度計(jì)算。一、外力偶矩計(jì)算由一膠帶帶動(dòng)傳動(dòng)軸，如圖：研究AB傳動(dòng)軸，A輪受到的膠帶拉力T1，t1T1＞t1B輪受到的膠帶拉力T2，t2T2＞t2將AB軸視

7、為剛性，利用力的平移定理對(duì)輪受力進(jìn)行簡(jiǎn)化：各力向中心平移，得到一合力與一附加力偶矩。簡(jiǎn)化后受力如圖：TA=T1+t1mA=(T1-t1)R1TB=T2+t2mB=(T2-t1)R2mA與mB大小相等，方向相反。1、由功率P與轉(zhuǎn)數(shù)n求外力偶矩m假設(shè)皮帶上的力T1,t1T1每分鐘做功W1=2πRn·T1t1每分鐘做功W2=2πRn·t1W1為正功，W2為負(fù)功有用功W=W1-W2=2πRn(T1-t1)=2πnm功率P單位：kW，1kW=1kN·m/s每分鐘做功W=60P60P=2πnm，公式中單位：功

8、率P——Kw轉(zhuǎn)數(shù)n——轉(zhuǎn)/分鐘，r·p·m外力偶矩m——kN·m由上式得出如下結(jié)論：①功率一定，n↑，力偶矩m↓,對(duì)傳遞相同功率的軸，高速軸細(xì)，低速軸粗。對(duì)減速機(jī)而言，與電機(jī)相連軸細(xì)，與攪拌軸相連軸粗。②n一定，P↑,m↑,按一定攪拌功率設(shè)計(jì)反應(yīng)釜，不可隨意提高功率。③m一定，n↑，P↑,如果攪拌軸轉(zhuǎn)速不夠，欲提高n，則應(yīng)加大功率。2、受扭軸任一截面上內(nèi)力計(jì)算求內(nèi)力——截面法內(nèi)力形成內(nèi)力偶——稱為扭矩.MT表示.如圖：受扭轉(zhuǎn)軸，兩端外力偶矩mA，mB求扭矩。任取一截面m—n，將AB