第07章基本變形桿件的強(qiáng)度與剛度ppt課件.ppt

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1、第7章基本變形桿件的強(qiáng)度與剛度7.1基本概念7.2拉壓桿的強(qiáng)度計(jì)算7.3扭轉(zhuǎn)桿件的強(qiáng)度和剛度計(jì)算7.4梁的強(qiáng)度和剛度計(jì)算7.5剪切變形和聯(lián)接件的強(qiáng)度計(jì)算7.1.1強(qiáng)度計(jì)算基本概念7.1基本概念7.1.2剛度計(jì)算基本概念7.1.3許用應(yīng)力和安全因數(shù)7.1.1強(qiáng)度計(jì)算基本概念強(qiáng)度：材料或構(gòu)件抵抗破壞的能力應(yīng)力法：由危險(xiǎn)點(diǎn)處應(yīng)力的強(qiáng)度條件來(lái)進(jìn)行桿件強(qiáng)度計(jì)算的方法強(qiáng)度計(jì)算：（1）校核強(qiáng)度；（2）設(shè)計(jì)截面；（3）求許用荷載。強(qiáng)度條件：為保證桿件不發(fā)生強(qiáng)度破壞，就必須使危險(xiǎn)點(diǎn)處的應(yīng)力滿足一定的條件。7.1.2剛度計(jì)算基本概念

2、剛度：構(gòu)件抵抗變形的能力剛度計(jì)算：（1）校核剛度；（2）設(shè)計(jì)截面；（3）求許用荷載剛度條件：桿件的彈性變形限制在工程所許用的范圍內(nèi)，這種條件稱為剛度條件。7.1.3許用應(yīng)力和安全因數(shù)極限正應(yīng)力：脆性材料的強(qiáng)度極限（或抗拉強(qiáng)度）；塑性材料的屈服極限（或條件屈服極限）。最大工作應(yīng)力σmax<極限正應(yīng)力σu不利因素：1）計(jì)算荷載難以估計(jì)準(zhǔn)確；2）實(shí)際情況與計(jì)算時(shí)所作的簡(jiǎn)化不完全相符；3）實(shí)際材料的非均勻性；4）其它相關(guān)因素（制造誤差、磨損、腐蝕）強(qiáng)度儲(chǔ)備n為安全因數(shù)，其值大于1對(duì)于脆性材料，對(duì)于塑性材料，n=1.5~2

3、.0n=2.0~2.5許用正應(yīng)力：極限正應(yīng)力許用切應(yīng)力塑性材料：脆性材料：極限切應(yīng)力τu：塑性材料的剪切屈服極限τs脆性材料的剪切強(qiáng)度極限τb1、強(qiáng)度條件?max=FNmax/A≤[?]—許用應(yīng)力危險(xiǎn)截面：軸力最大的截面（等直桿）2、強(qiáng)度計(jì)算強(qiáng)度校核已知A、[?]和F，校核桿的強(qiáng)度?max=FNmax/A≤[?]截面設(shè)計(jì)已知F、[?]，求A，A?FNmax/[?]確定許用荷載已知A、[?]，求FNmax，F(xiàn)Nmax≤A[?]7.2拉壓桿件的強(qiáng)度計(jì)算例7-1如圖所示用兩根鋼索吊起一扇平面閘門。已知閘門的啟門力共為6

4、0kN，鋼索材料的許用拉應(yīng)力＝160MPa，試求鋼索所需的直徑d。解：每根鋼索的軸力為FN=30kN≥=()m2所以d≥15.5mm例7-2如圖所示的結(jié)構(gòu)由兩根桿組成。AC桿的截面面積為450mm2，BC桿的截面面積為250mm2。設(shè)兩桿材料相同，許用拉應(yīng)力＝100MPa，試求許用荷載。解：(1)確定各桿的軸力和F的關(guān)系聯(lián)立求解得（2）求許用荷載F≤=（）N故F≤61.48kN≤=（）N故F≤48.36kN在所得的兩個(gè)F值中，應(yīng)取小值。故結(jié)構(gòu)的許用荷載為[F]=48.36kN7.3扭轉(zhuǎn)桿件的強(qiáng)度和剛度計(jì)算1、圓軸

5、扭轉(zhuǎn)時(shí)的強(qiáng)度計(jì)算（1）最大剪應(yīng)力：圓截面邊緣各點(diǎn)處—扭轉(zhuǎn)截面系數(shù)多個(gè)力偶作用時(shí)，各段扭矩值不同，軸的最大剪應(yīng)力發(fā)生在最大扭矩所在截面的圓周上各點(diǎn)處（2）強(qiáng)度條件[?]–扭轉(zhuǎn)時(shí)材料許用切應(yīng)力對(duì)圓軸進(jìn)行強(qiáng)度校核；已知材料許用切應(yīng)力、圓截面尺寸時(shí)，確定圓軸的最大許用荷載[M]≤[Wp][?]；已知荷載、材料許用切應(yīng)力時(shí)確定圓軸直徑。（3）強(qiáng)度計(jì)算2、圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)的剛度計(jì)算（1）圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)的變形一般用兩個(gè)橫截面間繞軸線的相對(duì)扭轉(zhuǎn)角?表示：相距dx兩個(gè)橫截面之間相對(duì)扭轉(zhuǎn)角相距l(xiāng)的兩個(gè)橫截面之間扭轉(zhuǎn)角GIp–抗扭剛度（2）剛度

6、條件軸在一定長(zhǎng)度內(nèi)的扭轉(zhuǎn)角不超過(guò)某一限度用單位長(zhǎng)度扭轉(zhuǎn)角?表示：[?]–單位長(zhǎng)度許用扭轉(zhuǎn)角弧度化為度表示：校核剛度；選擇截面尺寸；確定許用荷載。（3）剛度計(jì)算例7-3一電機(jī)的傳動(dòng)軸直徑d=40mm，軸的傳動(dòng)功率P=30kW，轉(zhuǎn)速n=1400r/min，軸的材料為45號(hào)鋼，其G=80GPa，[τ]＝40MPa，[θ]＝2°/m，試校核此軸的強(qiáng)度和剛度。解：(1)計(jì)算外力偶矩及橫截面上的扭矩=（）kN·m=204N·m(2)計(jì)算極慣性矩及抗扭截面系數(shù)=（）mm4=m4=（）mm3=m3(4)剛度校核=（）Pa=16.

7、3MPa<[τ]=40MPa由此可見(jiàn)，該軸滿足強(qiáng)度條件。(3)強(qiáng)度校核=（）rad/m=（）o/m=0.58o/m<[θ]=2o/m由此可見(jiàn)，該軸滿足剛度條件。7.4.1梁的強(qiáng)度計(jì)算7.4梁的強(qiáng)度和剛度計(jì)算7.4.2梁的剛度計(jì)算7.4.3提高梁承載能力的措施7.4.1梁的強(qiáng)度計(jì)算1、正應(yīng)力強(qiáng)度條件[?]—材料的許用正應(yīng)力2、正應(yīng)力強(qiáng)度計(jì)算校核強(qiáng)度:截面設(shè)計(jì):確定許用荷載:3、梁的切應(yīng)力強(qiáng)度校核（1）切應(yīng)力計(jì)算公式FQmax—梁內(nèi)最大剪力Sz*—面積A對(duì)中性軸靜矩Iz—截面慣性矩b—截面寬度或腹板厚度（2）切應(yīng)力強(qiáng)

8、度條件[?]—材料彎曲時(shí)許用切應(yīng)力設(shè)計(jì)梁時(shí)必須同時(shí)滿足正應(yīng)力和切應(yīng)力的強(qiáng)度條件。對(duì)細(xì)長(zhǎng)梁，彎曲正應(yīng)力強(qiáng)度條件是主要的，一般按正應(yīng)力強(qiáng)度條件設(shè)計(jì)，不需要校核切應(yīng)力強(qiáng)度，只有在個(gè)別特殊情況下才需要校核切應(yīng)力強(qiáng)度。說(shuō)明1、梁的最大彎矩較小而最大剪力較大時(shí)；需校核切應(yīng)力強(qiáng)度的情況：2、焊接或鉚接的組合截面鋼梁，當(dāng)腹板的厚度與梁高之比小于工字形型鋼截面的相應(yīng)比值時(shí)；3、木梁的順紋方