材料力学 拉伸 压缩 剪切.pptx

2.1 2.1 轴向拉伸与压缩的概念和实例第1页/共83页第2页/共83页第3页/共83页拉、压杆的特点：1)外力：外力合力作用线与轴线重合2)变形：沿轴线方向伸长或缩短FFFF第4页/共83页2.2 2.2 轴向拉伸或压缩时横截面上的内力和应力1)内力、轴力图轴力(FN)：与轴线重合的内力。符号规则：拉“”，压“”FFFNFFFNmmmmmmFN=F第5页/共83页2）轴力图F1FN1F4FN3解：FN1=F1=2.5kN已知：F1=2.5kN，F2=2kN，F3=2kN，F4=1.5kN作轴力图。F1F4F3ABF2F1F2FN2F2+FN2-F1=0FN2=F1-F2=0.5kN FN3=-F4=-1.5kN2.50.51.5FN/kNx第6页/共83页已知：F1=2.5kN，F2=2kN，F3=2kN，F4=1.5kN作轴力图。F1F4F3ACBF2解：FN1=F1=2.5kNFN2=F1-F2=0.5kN FN3=-F4=-1.5kN2.50.51.5FN/kNx第7页/共83页3)应力FF变形均匀应力均匀A=FN第8页/共83页圣维南原理 力作用的不同分布方式，只影响力作用局部范围的应力分布；影响区的轴向范围约离杆端约1个杆的横向尺寸。第9页/共83页2.3 2.3 直杆轴向拉伸或压缩时斜截面上的应力FpFFFp第10页/共83页可解决三类问题：1)强度校核：=FN/AFN/3)许可载荷：FN 5%：塑性材料 13)敏感程度：脆性材料敏感灰铸铁不敏感动载荷任何材料都敏感塑性材料不敏感第53页/共83页应力集中因数 K第54页/共83页2.13 剪切和挤压的实用计算一、剪切的实用计算1)受力特点：力大小相等、方向相反、作用线很近。2)变形特点：截面左右发生相对错动，被剪断。剪切面：A，剪力：FS假设切应力均匀分布FS/A强度条件：FS/AFFFFS第55页/共83页例1 电瓶车挂钩由插销连接，插销的=30MPa，d=20mm，F=15kN。试校核插销的剪切强度。FS=F/2A=d2/4=FS/A=23.9MPaFSFSFFFFF/2F/2第56页/共83页Ad tA=d2/4FS=Fl/D实例Fl=FSDFFFSFSFF第57页/共83页特点：接触面相互压紧挤压力：F挤压面积：Abs(圆柱体Absd t)挤压应力：bs=F/Abs强度条件：bs=F/Absbs二、挤压的实用计算FFFF第58页/共83页d=20mm，t=8mm，F=15kN。若挤压许用应力为bs100MPa，试校核挤压强度。例1：Abs1.5td bsF/Abs=62.5MPa bsFSFSFFFFF/2F/2第59页/共83页2FD=mF=m/(2D)剪切面：Ad2/4挤压面：AbstdttFFFF第60页/共83页剪切面：Abl挤压面：AbsabbllFF第61页/共83页FFFFbtdtFFb12F/4F/4F/4F/4F/43F/4F第62页/共83页已知：钢索A=76.36mm2，a=0.4m，F=20kN，E=177GPa。求：C点铅垂位移。2aaa第63页/共83页例 杆AB和BC的EA相同，在节点B处承受集中载荷F，试求节点B的水平及铅垂位移。FFF第64页/共83页作业 24DdFh1、已知：销钉结构尺寸如图，、和bs已知，试求许可载荷F。2、习题2.50,2.68第65页/共83页2)若温度上升T，E1A1E2A2EA 求：1，2？112由此产生的应力叫做温度应力l 1=l2cos2FN1cos+FN2=0第66页/共83页3)2杆短，E1A1E2A2EA，求：1，2？由此产生的应力叫做装配应力l 1=(l2-)cos2FN1cos+FN2=0 112第67页/共83页例：空心圆截面杆，外径D20mm，内径d=15mm，轴向载荷F20kN，s=235MPa，ns=1.5，试校核杆的强度。解：横截面正应力 安全 第68页/共83页例：结构及受力如图所示，求A、B处的支座反力。1)解除多余约束，用反力代替2)求内力：FN1FFR FN2FR3)求变形：4)变形协调：l1+l2=05)解方程：(F+FR)a+FRb=0FR=-Fa/l FRA=F+FR=Fb/lFR12FlFFa/lFb/l第69页/共83页Flaa132已知：EA相同，求三轴轴力FN1FN2FN3l1l2l3第70页/共83页例 杆AB和BC的EA相同，在节点B处承受集中载荷F，试求节点B的水平及铅垂位移。FFF第71页/共83页已知：A1=100cm2，1=7MPa，A2=6cm2，2=160MPa。求：F第72页/共83页例 杆1、2的弹模均为E，横截面积均为A，梁BD为刚体，载荷 F，试确定杆内力。X第73页/共83页已知：杆1、2的直径d1=10mm，d2=20mm；载荷F=10kN。求：两杆的应力。12第74页/共83页2FN1cos+FN2=F(1)已知1杆E1A1，2杆E2A2，在载荷F作用下，求FN1，FN2？*轴力与杆的刚度有关，能者多劳。例：l 1=l2cos*若E1A1E2A2，则：h 112FFFN1FN1FN2第75页/共83页3)2杆短，EA，求：FN1，FN2？2FN1cos+F=0112FFFN2=F第76页/共83页材质情况1)是否均匀，均匀：n取的小，不均匀：n取的大 2)有无缺陷，无缺陷：n取的小，有缺陷：n取的大3)是脆性材料还是塑性材料 塑性：ns取的小，脆性：nb取的大第77页/共83页载荷情况1)载荷估计的正确性 载荷很准确：n取的小 载荷很难准确估计：n取的大2)静载荷还是动载荷 静载荷：n取的略小 动载荷：n取的略大第78页/共83页计算精度计算模型简化是否合理计算方法精度如何上述两项都影响计算精度计算精度高则n可以取小，否则取大第79页/共83页零件工作情况1)零件的重要程度2)服役期限3)损坏的后果4)更换是否容易5)工作条件是否有腐蚀第80页/共83页对自重的要求对减轻自重要求高的n取的小一点对减轻自重要求不高的n取的大一点第81页/共83页已知：=60MPa,W=20kN，设计截面。AB杆：钢索：?安全FN=Wcos30o/sin15o=3.35WF=1.74WWFNWFxy45o30oWABFx=W+F-FNcos15o+Wsin30o=0解：Fy=FNsin15o-Wcos30o=0强度校核第82页/共83页感谢您的观看！第83页/共83页