《材料力学》课件3-4.ppt
材料力学课件材料力学课件3-4xdxTT d ddxdxd G Gdxd G ATdA TdAdxdGA2 IpPGITdxd PGIT PIT dxd xdxTT d ddxdxd Gdxd G ATdA TdAdxdGA2 IpPGITdxd PGIT PIT dAA PIT PITrmax rIWPP扭转截面系数扭转截面系数PWTmax 实心圆截面实心圆截面空心圆截面空心圆截面 ddAPdAI2 Ad 222032dd 324dIP 163dWP DdPI2232Ddd 4432dD Dd 44132 DIP43116 DWP 由两种不同材料组成的圆轴，里层和外层材料的切变模量分别为G1和G2，且G1=2G2。圆轴尺寸如图所示。圆轴受扭时，里、外层之间无相对滑动。关于横截面上的切应力分布，有图中（A）、（B）、（C）、（D）所示的四种结论，请判断哪一种是正确的。d2dT1G2GO(A)(B)(C)(D)解：圆轴受扭时，里、外层之间无相对滑动，这表明二者形成一个整体，同时产生扭转变形。根据平面假定，二者组成的组合截面，在轴受扭后依然保持平面，即其直径保持为直线，但要相当于原来的位置转过一角度。 因此，在里、外层交界处二者具有相同的切应变。由于内层（实心轴）材料的剪切弹性模量大于外层（圆环截面）的剪切弹性模量（G1=2G2），所以内层在二者交界处的切应力一定大于外层在二者交界处的切应力。据此，答案（A）和（B）都是不正确的。 在答案（D）中，外层在二者交界处的切应力等于零，这也是不正确的，因为外层在二者交界处的切应变不为零，根据剪切胡克定律，切应力也不可能等于零。 根据以上分析，正确答案是（C）因不知道壁厚，所以不知道是不是薄壁圆筒。分别按薄壁圆筒和空心圆轴设计薄壁圆筒设计Dd 设平均半径 R0=(d+)/2 202 RT Td22 Tdd22223PamNmm63232331080105210100101002 mm7 . 3 空心圆轴设计 PWTmax4416dDDWP 2 dD 4416dDDT01081 . 010516108064346PamDmNDPa mmD7 .1072dD 21007 .107mmmmmm85. 3当R0/10时，即可认为是薄壁圆筒 一内径d=100mm的空心圆轴如图示，已知圆轴受扭矩T=5kNm，许用切应力=80MPa，试确定空心圆轴的壁厚。TT圆轴扭转时斜截面的应力AAefsindA cosdAdA xn ef0 F 0cossinsincos dAdAdA0 F0sinsincoscos dAdAdA 2sin 2cos 2sin 2cos讨论:045 max450045 min450maxmin0045 0045 00000max00强度条件 max强度计算的三类问题 ：(1)、强度校核 PWTmax(2)、截面设计 maxTWP(3)、确定许用荷载 PWTmax：P P7.5kW,7.5kW,n n=100r/min,=100r/min,许用切应力许用切应力40MPa,40MPa, 空心圆轴的内外径之比空心圆轴的内外径之比 = 0.5= 0.5。: 实心轴的直径实心轴的直径d d1 1和空心轴的外径和空心轴的外径D D2 2。nPTMe31055. 9mN 2 .7161maxpWT 36110402 .71616 d2maxpWT 364210405 . 012 .71616 D1005 . 71055. 933116dT MPa40mm45432116 DTMPa40mm45
