强度刚度稳定性讲稿.ppt
《强度刚度稳定性讲稿.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《强度刚度稳定性讲稿.ppt(63页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、关于强度刚度稳定性关于强度刚度稳定性第一页,讲稿共六十三页哦1 1 梁弯曲时横截面上的正应力梁弯曲时横截面上的正应力 2 2 弯曲切应力弯曲切应力 3 3 梁的强度计算梁的强度计算 4 4 提高弯曲强度的措施提高弯曲强度的措施 第二页,讲稿共六十三页哦 横弯曲和纯弯曲横弯曲和纯弯曲102平面弯曲时梁的横截面上有两个内平面弯曲时梁的横截面上有两个内力分量:弯矩和剪力。力分量:弯矩和剪力。例如:例如:AC和和DB段。段。梁在垂直梁梁在垂直梁轴线的横向力作用下,轴线的横向力作用下,横截面将同横截面将同时产生弯矩和剪力时产生弯矩和剪力。这种弯曲。这种弯曲称称为为横力弯曲简称横弯曲横力弯曲简称横弯曲。例
2、如:例如:CD段。段。梁在垂直梁轴线梁在垂直梁轴线的横向力作用下,的横向力作用下,横截面上只有横截面上只有弯矩没有剪力。弯矩没有剪力。称为称为纯弯曲。纯弯曲。第三页,讲稿共六十三页哦中性轴:中性轴:中性层与梁的横截面的交线。中性层与梁的横截面的交线。垂直于梁的纵向对称面。垂直于梁的纵向对称面。中性轴的概念中性轴的概念103设想梁由平行于轴线的众多纵向纤设想梁由平行于轴线的众多纵向纤维组成,弯曲时一侧纵向纤维伸长维组成,弯曲时一侧纵向纤维伸长,一侧纵向纤维缩短,总有一层既,一侧纵向纤维缩短,总有一层既不伸长也不缩短,称为不伸长也不缩短,称为中性层:中性层:第四页,讲稿共六十三页哦纯弯曲的基本假设
3、:纯弯曲的基本假设:103纯弯曲的基本假设:纯弯曲的基本假设:平面假设:平面假设:梁的横截面在弯曲变形后仍然保持平面,且与变形后的轴梁的横截面在弯曲变形后仍然保持平面,且与变形后的轴线垂直,只是绕截面的某一轴线转过了一个角度。线垂直,只是绕截面的某一轴线转过了一个角度。单向受力假设:单向受力假设:各纵向纤维之间相互不挤压。各纵向纤维之间相互不挤压。横向线横向线(mm、nn):):仍保持为直线,发生仍保持为直线,发生了相对转动,仍与弧线垂直。了相对转动,仍与弧线垂直。实验观察变形实验观察变形纵向线纵向线(aa、bb):变为弧线,凹侧缩短变为弧线,凹侧缩短,凸侧伸长。,凸侧伸长。第五页,讲稿共六十
4、三页哦直接导出弯曲正应力直接导出弯曲正应力梁横截面上的弯矩梁横截面上的弯矩弯曲正应力公式的推导弯曲正应力公式的推导103-105103-105 弯曲梁的横截面上弯曲梁的横截面上正应力正应力l变形的几何关系变形的几何关系l物理关系物理关系l静力关系静力关系第六页,讲稿共六十三页哦 横力弯曲时横截面上的正应力横力弯曲时横截面上的正应力在工程实际中,一般都是横力弯曲,此时,梁的横截面上不但有正应在工程实际中,一般都是横力弯曲,此时,梁的横截面上不但有正应力还有剪应力。因此,梁在纯弯曲时所作的平面假设和各纵向纤维之间无力还有剪应力。因此,梁在纯弯曲时所作的平面假设和各纵向纤维之间无挤压的假设都不成立。
5、挤压的假设都不成立。虽然横力弯曲与纯弯曲存在这些差异,但是应用纯弯曲时正应力计虽然横力弯曲与纯弯曲存在这些差异,但是应用纯弯曲时正应力计算公式来计算横力弯曲时的正应力,所得结果误差不大,算公式来计算横力弯曲时的正应力,所得结果误差不大,足以满足工程足以满足工程中的精度要求。且梁的跨高比中的精度要求。且梁的跨高比 l/h 越大,其误差越小。越大,其误差越小。第七页,讲稿共六十三页哦 弯曲时横截面上的正应力弯曲时横截面上的正应力105 MZ:横截面上的弯矩横截面上的弯矩y:所求应力点到中性轴的距离所求应力点到中性轴的距离IZ:截面对中性轴的惯性矩截面对中性轴的惯性矩dxmmnnozyoMM中性轴y
6、zdA第八页,讲稿共六十三页哦Wz 称为称为抗弯截面系数。抗弯截面系数。它与它与截面的几何形状有关,单位为截面的几何形状有关,单位为m3。zIyMmaxmaxmax maxyIWzzzWMmaxmaxP105横力弯曲时,弯矩随截面位置变化。一般情况下,横力弯曲时,弯矩随截面位置变化。一般情况下,最大正应最大正应力力 发生在弯矩最大的截面上,且离中性轴最远处。发生在弯矩最大的截面上,且离中性轴最远处。即即 max引用记号引用记号 则则 第九页,讲稿共六十三页哦对于宽为对于宽为 b,高为,高为 h 的矩形截面的矩形截面maxyIWzz对于直径为对于直径为 D 的圆形截面的圆形截面maxyIWzz对
7、于内外径分别为对于内外径分别为 d、D 的空心圆截面的空心圆截面maxyIWzz2/12/3hbh62bh2/64/4DD323D2/64/)1(44DD)1(3243D抗弯截面系数抗弯截面系数106第十页,讲稿共六十三页哦如果梁的最大工作应力,不超过材料的许用弯曲应力,梁就是安如果梁的最大工作应力,不超过材料的许用弯曲应力,梁就是安全的。因此,梁弯曲时的正应力强度条件为全的。因此,梁弯曲时的正应力强度条件为 zWMmaxmax对于抗拉和抗压强度相等的材料对于抗拉和抗压强度相等的材料(如炭钢如炭钢),只要绝对值最大的正,只要绝对值最大的正应力不超过许用弯曲应力即可。应力不超过许用弯曲应力即可。
8、对于抗拉和抗压不等的材料对于抗拉和抗压不等的材料(如铸铁如铸铁),则最大的拉应力和最大的压应,则最大的拉应力和最大的压应力分别不超过各自的许用弯曲应力。力分别不超过各自的许用弯曲应力。第十一页,讲稿共六十三页哦1.矩形截面梁的弯曲切应力矩形截面梁的弯曲切应力109y=0,即中性轴上各点处:,即中性轴上各点处:,2hy0bhFQmax23即横截面上、下边缘各点处:即横截面上、下边缘各点处:AFQ23第十二页,讲稿共六十三页哦*zZQSI bmaxbzyA2h2hy0y常见梁横截面上的最大剪应力常见梁横截面上的最大剪应力(1)矩形截面梁)矩形截面梁AQ23max(2)工字形截面梁)工字形截面梁dh
9、Q1max (3)圆截面梁)圆截面梁AQ34max h1_腹板的高度腹板的高度d_腹板的宽度腹板的宽度(4)空心圆截面梁)空心圆截面梁AQ2max 第十三页,讲稿共六十三页哦2.工字形截面梁的弯曲切应力工字形截面梁的弯曲切应力111 腹板上的切应力腹板上的切应力 bSzIzFmax Qmax为腹板厚度b可查表maxSzIzbhFQmax可近似写为第十四页,讲稿共六十三页哦在在y=0处处,即中性轴上各点处:,即中性轴上各点处:2max maxQ34RFyAFQ34max3.圆形截面梁的弯曲剪应力圆形截面梁的弯曲剪应力110第十五页,讲稿共六十三页哦4.薄壁圆环形截面梁的弯曲剪应力薄壁圆环形截面梁
10、的弯曲剪应力110 因为薄壁圆环的壁厚因为薄壁圆环的壁厚 t 远小于平均半径远小于平均半径 R,故可以认为剪应力,故可以认为剪应力 沿沿壁厚均匀分布,方向与圆周相切。壁厚均匀分布,方向与圆周相切。最大剪应力仍发生在中性轴上,其值为最大剪应力仍发生在中性轴上,其值为 AFQ*2max第十六页,讲稿共六十三页哦 max满足弯曲正应力强度条件的梁,一般都能满足剪应力的强度条件满足弯曲正应力强度条件的梁,一般都能满足剪应力的强度条件。因而可不对切应力进行强度校核。因而可不对切应力进行强度校核 梁的强度条件梁的强度条件1151 1、梁的正应力强度条件:、梁的正应力强度条件:2 2、梁的切应力强度条件:、
11、梁的切应力强度条件:第十七页,讲稿共六十三页哦必须进行剪应力的强度校核的情况:必须进行剪应力的强度校核的情况:(1)(1)梁的跨度较短,或在支座附近作用梁的跨度较短,或在支座附近作用较大的载荷较大的载荷;以致梁的弯矩较小,;以致梁的弯矩较小,而剪力很大。而剪力很大。(2)(2)焊接或铆接的焊接或铆接的工字梁工字梁,如果,如果腹板较薄而截面高度很大,以致厚度腹板较薄而截面高度很大,以致厚度与高度的比值小于型钢的相应比值与高度的比值小于型钢的相应比值,这时,对腹板应进行剪应力强度校核,这时,对腹板应进行剪应力强度校核。(3)(3)经焊接、铆接或胶合而成的组合梁经焊接、铆接或胶合而成的组合梁,一般,
12、一般需对焊缝、铆钉或胶合需对焊缝、铆钉或胶合面面进行剪应力强度校核。进行剪应力强度校核。第十八页,讲稿共六十三页哦按强度条件设计梁时,强度条件按强度条件设计梁时,强度条件 WMmaxmax可解决三方面问题:可解决三方面问题:(1)强度校核强度校核;(2)设计截面尺寸设计截面尺寸;(3)计算许可载荷。计算许可载荷。第十九页,讲稿共六十三页哦按强度条件设计梁时,主要是根据梁的弯曲正应力强度条件按强度条件设计梁时,主要是根据梁的弯曲正应力强度条件 WMmaxmax由上式可见,要提高梁的弯曲强度,即降低最大正应力,可以从两个方由上式可见,要提高梁的弯曲强度,即降低最大正应力,可以从两个方面来考虑,面来
13、考虑,一是合理安排梁的受力情况,以降低最大弯矩一是合理安排梁的受力情况,以降低最大弯矩 Mmax 的数值;二的数值;二是采用合理的截面形状,以提高抗弯截面系数是采用合理的截面形状,以提高抗弯截面系数W 的数值。充分利用材的数值。充分利用材料的性能。料的性能。提高弯曲强度的措施提高弯曲强度的措施119119 第二十页,讲稿共六十三页哦提高弯曲强度的措施提高弯曲强度的措施 一、一、合理安排梁的受力情况合理安排梁的受力情况合理安排作用在梁上的荷载,可以降低梁的最大弯矩。从而合理安排作用在梁上的荷载,可以降低梁的最大弯矩。从而提高梁的强度提高梁的强度 1、使集中力分散、使集中力分散第二十一页,讲稿共六
14、十三页哦第二十二页,讲稿共六十三页哦二、二、合理选择截面合理选择截面当弯矩值一定时,横截面上的最大正应力与弯曲截面系数成反比,即当弯矩值一定时,横截面上的最大正应力与弯曲截面系数成反比,即弯曲截面系数弯曲截面系数W,越大越好。另一方面,横截面面积越小,梁使用的材料越,越大越好。另一方面,横截面面积越小,梁使用的材料越少,自重越轻,即横截面面积少,自重越轻,即横截面面积A,越小越好。,越小越好。因此,因此,合理的横截面形状应该是截面面积合理的横截面形状应该是截面面积 A 较小,而弯曲截较小,而弯曲截面系数面系数 W 较大。较大。我们可以我们可以用比值用比值 来衡量截面形状的合理性。来衡量截面形状
15、的合理性。所以,在截面面积一定时,环形截面比圆形截面合理,矩形截面所以,在截面面积一定时,环形截面比圆形截面合理,矩形截面比圆形截面合理,矩形截面竖放比平放合理,工字形截面比矩形比圆形截面合理,矩形截面竖放比平放合理,工字形截面比矩形截面合理。截面合理。AW第二十三页,讲稿共六十三页哦对抗拉和抗压强度相等的材料制成的梁,宜采用中性轴为其对称轴的对抗拉和抗压强度相等的材料制成的梁,宜采用中性轴为其对称轴的截面截面,例如,工字形、矩形、圆形和环形截面等。,例如,工字形、矩形、圆形和环形截面等。另外,另外,截面是否合理,还应考虑材料的特性。截面是否合理,还应考虑材料的特性。第二十四页,讲稿共六十三页
16、哦对抗拉和抗压强度不相等的材料制成的梁,由于抗压能力强于抗拉对抗拉和抗压强度不相等的材料制成的梁,由于抗压能力强于抗拉能力,宜采用中性轴偏于受拉一侧的截面。能力,宜采用中性轴偏于受拉一侧的截面。对这类截面,应使最大拉应力和最大压应力同时接近材料的许用拉应对这类截面,应使最大拉应力和最大压应力同时接近材料的许用拉应力和许用压应力。力和许用压应力。第二十五页,讲稿共六十三页哦三、合理设计梁的外形三、合理设计梁的外形(等强度梁)(等强度梁)在一般情况下,梁的弯矩沿轴线是变化的。因此,在一般情况下,梁的弯矩沿轴线是变化的。因此,在按最大弯矩在按最大弯矩所设计的等截面梁中,除最大弯矩所在的截面外,其余截
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 强度 刚度 稳定性 讲稿
限制150内