第七章 工程力学的其他常用知识课件.ppt

《第七章 工程力学的其他常用知识课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第七章 工程力学的其他常用知识课件.ppt（13页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、闫芳制作闫芳制作7-1 杆件组合变形的强度计算杆件组合变形的强度计算 在外力的作用下，构件若同时产生两种或两种以上基本变形的在外力的作用下，构件若同时产生两种或两种以上基本变形的情况，就是情况，就是组合变形组合变形。 塔器塔器 搅拌轴搅拌轴 转轴转轴 一、组合变形的概念一、组合变形的概念 将力将力F分解为轴向分力分解为轴向分力Fx和横向分力和横向分力Fy cosxFFsinyFF弯曲弯曲轴向拉伸轴向拉伸 梁在梁在F力作用下发生弯曲与轴向拉伸组合变形力作用下发生弯曲与轴向拉伸组合变形 1.外力分析外力分析（目的是判断杆件产生何种组合变形）（目的是判断杆件产生何种组合变形） 二、拉伸（或压缩）与弯

2、曲的组合变形二、拉伸（或压缩）与弯曲的组合变形2.2.内力分析内力分析（目的是找出危险面）（目的是找出危险面） 构件在垂直于轴线的分力构件在垂直于轴线的分力Py作用下，作用下，将引起各横截面上产生不同的弯矩，将引起各横截面上产生不同的弯矩，最大弯矩发生在根部最大弯矩发生在根部A截面处截面处 轴在沿轴线的分力轴在沿轴线的分力Fx作用下将引起各横截面上产生相同的轴向拉力作用下将引起各横截面上产生相同的轴向拉力 危险面在根部危险面在根部A截面处截面处 maxsinMFlcosNFF3.应力分析应力分析（目的是找到危险面上的危险点）（目的是找到危险面上的危险点）根部危险截面上由轴向拉根部危险截面上由轴

3、向拉力引起的拉应力均匀分布力引起的拉应力均匀分布 cosNxFFFAAA 在最大弯矩作用下，危险截在最大弯矩作用下，危险截面上的应力按线性规律分布面上的应力按线性规律分布 maxyF lWWW 危险截面上正应力的最大与危险截面上正应力的最大与最小值最小值 maxmaxNFMAWmaxminNFMAW该截面的上下边缘上各点是危险点，这些危险该截面的上下边缘上各点是危险点，这些危险点上的应力都是正应力，亦即是简单应力状态。点上的应力都是正应力，亦即是简单应力状态。 抗弯截面模量抗弯截面模量 横截面面积横截面面积4. 强度计算强度计算进一步分析可知上边缘各点的拉应力最大进一步分析可知上边缘各点的拉应

4、力最大 建立强度条件建立强度条件 maxmax NFMAW对于拉、压许用应力相同的材料，对于拉、压许用应力相同的材料，当当FN是拉力时，可由上式计算；是拉力时，可由上式计算；当当FN为压力时，则式中的加号变为减号，取绝对值。为压力时，则式中的加号变为减号，取绝对值。外力分析外力分析 图示的圆轴，左端固定，右图示的圆轴，左端固定，右端自由。在外力偶矩和集中端自由。在外力偶矩和集中力作用下，力作用下，圆轴同时发生扭圆轴同时发生扭转和弯曲的组合变形转和弯曲的组合变形。内力分析内力分析 作出圆轴的扭矩图和弯矩图，如图作出圆轴的扭矩图和弯矩图，如图b、c所示。由图看出，所示。由图看出，在固定端截在固定端

5、截面处的扭矩和弯矩都为最大值面处的扭矩和弯矩都为最大值(Mmax=Fl、T= Me)，故该截面为危险截，故该截面为危险截面。面。 三、圆轴弯曲与扭转的组合变形三、圆轴弯曲与扭转的组合变形应力分析应力分析 横截面上的应力分布规律如图横截面上的应力分布规律如图d ) )危险截面上危险截面上C1和和C2两点处的弯曲两点处的弯曲正应力和扭转剪应力同时达到最正应力和扭转剪应力同时达到最大值，故两点是危险点。大值，故两点是危险点。 危险点的正应力与剪应力的绝对值为危险点的正应力与剪应力的绝对值为 zWMpTW强度条件强度条件 圆轴在弯扭组合变形时，危险点同时作用着最大正应力和最圆轴在弯扭组合变形时，危险点

6、同时作用着最大正应力和最大剪应力。这两种应力不能按代数值进行叠加。点大剪应力。这两种应力不能按代数值进行叠加。点C1所处的所处的应力情况（既有正应力又有剪应力）称为应力情况（既有正应力又有剪应力）称为复杂应力状态复杂应力状态。 解决这种情况下的强度问题步骤：解决这种情况下的强度问题步骤：v先研究危险点的应力变化和规律，找出先研究危险点的应力变化和规律，找出主应力主应力。v根据材料的破坏形式，利用根据材料的破坏形式，利用强度理论强度理论，建立起保，建立起保证危险点不破坏时的强度条件证危险点不破坏时的强度条件 得圆轴在弯曲和扭转组合形下的强度条件为得圆轴在弯曲和扭转组合形下的强度条件为 ：塑性材料

7、拉伸时的许用应力；：塑性材料拉伸时的许用应力；M和和T：分别为危险截面上的弯矩和扭矩。：分别为危险截面上的弯矩和扭矩。两式不适用于非圆截面杆两式不适用于非圆截面杆z223WTMz22475.0WTM第三强度理论：第三强度理论：第四强度理论：第四强度理论： 交变应力的概念交变应力的概念 构件工作时所受的载荷随时间作周期性变化构件工作时所受的载荷随时间作周期性变化, ,这种载荷称为这种载荷称为交变载荷交变载荷 构件在交变载荷下产生的应力称为构件在交变载荷下产生的应力称为交变应力交变应力齿轮的齿受交变应力齿轮的齿受交变应力火车车轮轴所受交变应力火车车轮轴所受交变应力r=min/max循环特征系数循环

8、特征系数 7-2 交变应力与疲劳破坏的概念交变应力与疲劳破坏的概念 疲劳破坏的概念疲劳破坏的概念 杆件在长期处在交变应力下工作，常在没有明显塑性变杆件在长期处在交变应力下工作，常在没有明显塑性变形的情况下发生突然断裂。这种现象称为形的情况下发生突然断裂。这种现象称为疲劳破坏疲劳破坏。 疲劳破坏后的断口疲劳破坏后的断口 7-3 动荷应力的概念动荷应力的概念 如果构件在载荷的作用下如果构件在载荷的作用下, ,其各部分的加速度相当其各部分的加速度相当显著显著, ,这种载荷即称为这种载荷即称为动载荷动载荷。 因动载荷作用而引起构件产生的应力称为因动载荷作用而引起构件产生的应力称为动荷应力动荷应力。 在研究动载荷作用于构件的问题时在研究动载荷作用于构件的问题时, ,都假定构件材都假定构件材料的动荷应力不超过材料的比例极限料的动荷应力不超过材料的比例极限, ,而研究方法而研究方法采用动静法。采用动静法。