2022年工程力学电子教案第七章 .pdf
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1、学习好资料欢迎下载第七章应力和应变分析7.1 应力状态概述7.2 二向和三向应力状态的实例7.3 二向应力状态分析解析法教学时数:2 学时教学目标:1.了解一点应力状态的基本概念,进行应力分析的意义。2.介绍平面应力状态的工程实例。3.掌握平面一般应力状态分析解析法。4会应用解析法确定一点应力状态中的主应力、主方向、主剪应力、主剪平面方位及任意给定方位截面上的应力数值。5对空间应力状态做简单介绍。教学重点:1.重点掌握平面一般应力状态分析解析法。2.重点掌握主应力、主方向、主剪应力、主剪平面方位及任意给定方位截面上的应力数值的计算方法。3.理解一点应力状态的分析在构件强度计算中的重要作用。教学
2、难点:难点是对构件危险点处的主应力、主方位客观存在的理解。教学方法:板书 PowerPoint,采用启发式教学和问题式教学法结合,通过提问,引导学生思考,让学生回答问题,激发学生的学习热情。教具:教学步骤:(复习提问)(引入新课)7.1 应力状态概述1 凡提到“应力”,必须指明作用在哪一点,哪个(方向)截面上。因为受力构件内同一截面上不同点的应力一般是不同的,通过同一点不同(方向)截面上应力也是不同的。例如,如图1所示弯曲梁横截面上各点具有不同的正应力与剪应力;如图 2 通过轴向拉伸杆件同一点m的不同(方向)截面上具有不同的应力。一点处的应力状态 是指通过一点不同截面上的应力情况,或指所有方位
3、截面上应力的集合。应力图 1 学习好资料欢迎下载分析就是研究这些不同方位截面上应力随截面方向的变化规律。如图3 是通过轴向拉伸杆件内m点不同(方向)截面上的应力情况(集合)一点处的应力状态可用围绕该点截取的微单元体(微正六面体)上三对互相垂直微面上的应力情况来表示。如图4(a,b)为轴向拉伸杆件内围绕m点截取的两种微元体。特点:根据材料的均匀连续假设,微元体(代表一个材料点)各微面上的应力均匀分布,相互平行的两个侧面上应力大小相等、方向相反;互相垂直的两个侧面上剪应力服从剪切互等关系。在图 2a 中,单元体的三个互相垂直的面上都没有切应力,这种切应力等于零的面称为主平面。主平面上的正应力成为主
4、应力。一般来说,通过受力构件的任意点都可以找到三个互相垂直的主平面,因而每一点都有三个主应力。对简单拉伸,三个主应力中只有一个不等于零,称为单向应力状态。若三个主应力中有两个不等于零,称为二向或平面应力状态。当三个主应力都不等于零时,称为三向或空间应力状态。7.2二向和三向应力状态的实例薄壁圆筒压力容器D为平均直径,为壁厚则薄壁圆筒的横截面上的应力442pDDDPAF(7.1)用相距为l的两个横截面和包含直径的纵向平面,从圆筒中取出一部分(图7.2c),若在筒壁的纵向截面上应力为,则内力为lFN在这一部分圆筒内壁的微分面积dDl2上,压力为dDpl2。它在y方向的投影为sin2dDpl。通过积
5、分求出上述投影的总和为图7.2 图 2 图 3 文档编码:CW3E8F8X8S8 HR8R7Z8S10U3 ZX6U7F7L5J2文档编码:CW3E8F8X8S8 HR8R7Z8S10U3 ZX6U7F7L5J2文档编码:CW3E8F8X8S8 HR8R7Z8S10U3 ZX6U7F7L5J2文档编码:CW3E8F8X8S8 HR8R7Z8S10U3 ZX6U7F7L5J2文档编码:CW3E8F8X8S8 HR8R7Z8S10U3 ZX6U7F7L5J2文档编码:CW3E8F8X8S8 HR8R7Z8S10U3 ZX6U7F7L5J2文档编码:CW3E8F8X8S8 HR8R7Z8S10U3
6、ZX6U7F7L5J2文档编码:CW3E8F8X8S8 HR8R7Z8S10U3 ZX6U7F7L5J2文档编码:CW3E8F8X8S8 HR8R7Z8S10U3 ZX6U7F7L5J2文档编码:CW3E8F8X8S8 HR8R7Z8S10U3 ZX6U7F7L5J2文档编码:CW3E8F8X8S8 HR8R7Z8S10U3 ZX6U7F7L5J2文档编码:CW3E8F8X8S8 HR8R7Z8S10U3 ZX6U7F7L5J2文档编码:CW3E8F8X8S8 HR8R7Z8S10U3 ZX6U7F7L5J2文档编码:CW3E8F8X8S8 HR8R7Z8S10U3 ZX6U7F7L5J2文档
7、编码:CW3E8F8X8S8 HR8R7Z8S10U3 ZX6U7F7L5J2文档编码:CW3E8F8X8S8 HR8R7Z8S10U3 ZX6U7F7L5J2文档编码:CW3E8F8X8S8 HR8R7Z8S10U3 ZX6U7F7L5J2文档编码:CW3E8F8X8S8 HR8R7Z8S10U3 ZX6U7F7L5J2文档编码:CW3E8F8X8S8 HR8R7Z8S10U3 ZX6U7F7L5J2文档编码:CW3E8F8X8S8 HR8R7Z8S10U3 ZX6U7F7L5J2文档编码:CW3E8F8X8S8 HR8R7Z8S10U3 ZX6U7F7L5J2文档编码:CW3E8F8X8S
8、8 HR8R7Z8S10U3 ZX6U7F7L5J2文档编码:CW3E8F8X8S8 HR8R7Z8S10U3 ZX6U7F7L5J2文档编码:CW3E8F8X8S8 HR8R7Z8S10U3 ZX6U7F7L5J2文档编码:CW3E8F8X8S8 HR8R7Z8S10U3 ZX6U7F7L5J2文档编码:CW3E8F8X8S8 HR8R7Z8S10U3 ZX6U7F7L5J2文档编码:CW3E8F8X8S8 HR8R7Z8S10U3 ZX6U7F7L5J2文档编码:CW3E8F8X8S8 HR8R7Z8S10U3 ZX6U7F7L5J2文档编码:CW3E8F8X8S8 HR8R7Z8S10U
9、3 ZX6U7F7L5J2文档编码:CW3E8F8X8S8 HR8R7Z8S10U3 ZX6U7F7L5J2文档编码:CW3E8F8X8S8 HR8R7Z8S10U3 ZX6U7F7L5J2文档编码:CW3E8F8X8S8 HR8R7Z8S10U3 ZX6U7F7L5J2文档编码:CW3E8F8X8S8 HR8R7Z8S10U3 ZX6U7F7L5J2文档编码:CW3E8F8X8S8 HR8R7Z8S10U3 ZX6U7F7L5J2文档编码:CW3E8F8X8S8 HR8R7Z8S10U3 ZX6U7F7L5J2文档编码:CW3E8F8X8S8 HR8R7Z8S10U3 ZX6U7F7L5J2
10、文档编码:CW3E8F8X8S8 HR8R7Z8S10U3 ZX6U7F7L5J2文档编码:CW3E8F8X8S8 HR8R7Z8S10U3 ZX6U7F7L5J2文档编码:CW3E8F8X8S8 HR8R7Z8S10U3 ZX6U7F7L5J2文档编码:CW3E8F8X8S8 HR8R7Z8S10U3 ZX6U7F7L5J2文档编码:CW3E8F8X8S8 HR8R7Z8S10U3 ZX6U7F7L5J2文档编码:CW3E8F8X8S8 HR8R7Z8S10U3 ZX6U7F7L5J2文档编码:CW3E8F8X8S8 HR8R7Z8S10U3 ZX6U7F7L5J2文档编码:CW3E8F8X
11、8S8 HR8R7Z8S10U3 ZX6U7F7L5J2文档编码:CW3E8F8X8S8 HR8R7Z8S10U3 ZX6U7F7L5J2文档编码:CW3E8F8X8S8 HR8R7Z8S10U3 ZX6U7F7L5J2文档编码:CW3E8F8X8S8 HR8R7Z8S10U3 ZX6U7F7L5J2文档编码:CW3E8F8X8S8 HR8R7Z8S10U3 ZX6U7F7L5J2学习好资料欢迎下载0sin2plDdDpl积分结果表明,截出部分在纵向平面上的投影面积lD与p的乘积,就等于内压力的合力。由平衡方程0yF,得02p l Dl2pD(7.2)从公式(7.1)和(7.2)看出,纵向截面
12、上的应力是横截面上应力的两倍。2球形贮气罐(图8-6)壁的内力用包含直径的平面把容器分成两个半球,半球上内压力的合力为42DpF容器截面上的内力为DFN由平衡方程容易得出4pD由球对称知包含直径的任意截面上皆无切应力,且正应力都等于由上式算出的,与相比,如再省略半径方向的应力,三个主应力将是21,033弯曲与扭转组合作用下的圆轴4受横向载荷作用的深梁文档编码:CO1H5X9D5J4 HQ4U7J6K8F3 ZR2C8Z3B7F3文档编码:CO1H5X9D5J4 HQ4U7J6K8F3 ZR2C8Z3B7F3文档编码:CO1H5X9D5J4 HQ4U7J6K8F3 ZR2C8Z3B7F3文档编码
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19、料欢迎下载7.3 二向应力状态分析解析法1 空间一般应力状态如图所示,共有9 个应力分量:x面上的xx,xy,xz;y面上的yy,yx,yz;z面上的zz,zx,zy。1)应力分量的下标记法:第一个下标指作用面(以其外法线方向表示),第二个下标指作用方向。由 剪应力互等定理,有:yxxy,zyyz,zxxz。2)平面一般应力状态如图b 所示,即空间应力状态中,z方向的应力分量全部为零(0zyzxzz);或只存在作用于x-y 平面内的应力分量x,y,xy,yx,其中x,y分别为xx,yy的简写,而xy=yx。3)正负号规定:正应力以拉应力为正,压为负;剪应力以对微元体内任意一点取矩为顺时针者为正
20、,反之为负。2平面一般应力状态斜截面上应力如图 7.5 所示,斜截面平行于z轴且与x面成倾角,由力的平衡条件:0nF和0tF可求得斜截面上应力,:c o ssi n2s i nc o s22xyyx图 7.5 文档编码:CO1H5X9D5J4 HQ4U7J6K8F3 ZR2C8Z3B7F3文档编码:CO1H5X9D5J4 HQ4U7J6K8F3 ZR2C8Z3B7F3文档编码:CO1H5X9D5J4 HQ4U7J6K8F3 ZR2C8Z3B7F3文档编码:CO1H5X9D5J4 HQ4U7J6K8F3 ZR2C8Z3B7F3文档编码:CO1H5X9D5J4 HQ4U7J6K8F3 ZR2C8Z
21、3B7F3文档编码:CO1H5X9D5J4 HQ4U7J6K8F3 ZR2C8Z3B7F3文档编码:CO1H5X9D5J4 HQ4U7J6K8F3 ZR2C8Z3B7F3文档编码:CO1H5X9D5J4 HQ4U7J6K8F3 ZR2C8Z3B7F3文档编码:CO1H5X9D5J4 HQ4U7J6K8F3 ZR2C8Z3B7F3文档编码:CO1H5X9D5J4 HQ4U7J6K8F3 ZR2C8Z3B7F3文档编码:CO1H5X9D5J4 HQ4U7J6K8F3 ZR2C8Z3B7F3文档编码:CO1H5X9D5J4 HQ4U7J6K8F3 ZR2C8Z3B7F3文档编码:CO1H5X9D5J
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