化工机械基础组合变形和强度理论PPT讲稿.ppt

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1、化工机械基础组合变形和强度理论第1页，共59页，编辑于2022年，星期五内力内力剪力图剪力图正应力与强度正应力与强度刚度刚度受力与变形受力与变形和弯矩图和弯矩图2023/1/172第2页，共59页，编辑于2022年，星期五受力与变形受力与变形内力内力剪应力与强度剪应力与强度挤压强度挤压强度2023/1/173第3页，共59页，编辑于2022年，星期五受力与变形受力与变形内力内力扭矩图扭矩图剪应力与强度剪应力与强度扭转角与刚度扭转角与刚度2023/1/174第4页，共59页，编辑于2022年，星期五小小 结结1 1、受力分析，变形类型，求支座反、受力分析，变形类型，求支座反力力2 2、截面法求内

2、力，画内力图、截面法求内力，画内力图3 3、确定应力分布规律、确定应力分布规律4 4、强度计算、强度计算校核强度、设计截面、确定许可载荷校核强度、设计截面、确定许可载荷2023/1/175第5页，共59页，编辑于2022年，星期五小小 结结5 5、截面对强度和刚度的影响，、截面对强度和刚度的影响，A A、WWz z、WW、J Jz z、J J，材料远离中性轴。，材料远离中性轴。6 6、许用应力、许用应力7 7、虎克定律，剪切虎克定律、虎克定律，剪切虎克定律8 8、刚度条件、刚度条件9 9、材料力学试验、材料力学试验2023/1/176第6页，共59页，编辑于2022年，星期五第二节第二节 复杂

3、应力状态复杂应力状态弯曲和弯曲和压缩压缩2023/1/177第7页，共59页，编辑于2022年，星期五拉伸与压缩拉伸与压缩扭转扭转弯曲弯曲2023/1/178第8页，共59页，编辑于2022年，星期五扭转扭转弯曲弯曲2023/1/179第9页，共59页，编辑于2022年，星期五一、一点处的应力状态一、一点处的应力状态受力构件内任一点各个不同方位截面上的受力构件内任一点各个不同方位截面上的应力及其相互关系称为一点的应力状态应力及其相互关系称为一点的应力状态 2023/1/1710第10页，共59页，编辑于2022年，星期五单元体单元体2023/1/1711第11页，共59页，编辑于2022年，星

4、期五2023/1/1712第12页，共59页，编辑于2022年，星期五2023/1/1713第13页，共59页，编辑于2022年，星期五2023/1/1714第14页，共59页，编辑于2022年，星期五2023/1/1715第15页，共59页，编辑于2022年，星期五主平面与主应力主平面与主应力主单元体主单元体50MPa50MPa、-20MPa-20MPa、-100MPa-100MPa，2023/1/1716第16页，共59页，编辑于2022年，星期五单向应力状态单向应力状态二向应力状态（平面应力状态）二向应力状态（平面应力状态）三向应力状态三向应力状态2023/1/1717第17页，共59页

5、，编辑于2022年，星期五2023/1/1718第18页，共59页，编辑于2022年，星期五2023/1/1719第19页，共59页，编辑于2022年，星期五二、平面应力状态二、平面应力状态1 1、斜截面上的应力、斜截面上的应力 2023/1/1720第20页，共59页，编辑于2022年，星期五正应力拉为正，压为负；剪应力以对单元正应力拉为正，压为负；剪应力以对单元体内任一点矩顺时针为正，反之为负。体内任一点矩顺时针为正，反之为负。2023/1/1721第21页，共59页，编辑于2022年，星期五2023/1/1722第22页，共59页，编辑于2022年，星期五三、主应力和最大剪应力三、主应力

6、和最大剪应力2023/1/1723第23页，共59页，编辑于2022年，星期五2023/1/1724第24页，共59页，编辑于2022年，星期五2023/1/1725第25页，共59页，编辑于2022年，星期五2023/1/1726第26页，共59页，编辑于2022年，星期五三向应力状态的最大剪应力三向应力状态的最大剪应力2023/1/1727第27页，共59页，编辑于2022年，星期五例例6-16-1讨论圆轴扭转时的应力状态。讨论圆轴扭转时的应力状态。2023/1/1728第28页，共59页，编辑于2022年，星期五四、广义虎克定律四、广义虎克定律x x：y y ：叠加叠加：2023/1/1

7、729第29页，共59页，编辑于2022年，星期五2023/1/1730第30页，共59页，编辑于2022年，星期五例例6-2 6-2 每边长均为每边长均为10mm10mm的钢质立方体的钢质立方体放入一个四周为刚性的立方孔中，放入一个四周为刚性的立方孔中，不留空隙，不留空隙，P=7kNP=7kN，E=200GPaE=200GPa，=0.3=0.3。求立方块内的主应力。求立方块内的主应力。2023/1/1731第31页，共59页，编辑于2022年，星期五作作 业业P97 P97 第第3535题题 （b b）（）（c c）2023/1/1732第32页，共59页，编辑于2022年，星期五第三节第三

8、节 强度理论强度理论一、强度理论的概念一、强度理论的概念 单向应力状态可通过试验建立强度条单向应力状态可通过试验建立强度条件件破坏原因的假说破坏原因的假说2023/1/1733第33页，共59页，编辑于2022年，星期五二、材料的两种破坏形式二、材料的两种破坏形式脆断破坏脆断破坏屈服破坏屈服破坏三向拉应力的塑性材料发生脆性三向拉应力的塑性材料发生脆性断裂断裂三向压应力的脆性材料有时也三向压应力的脆性材料有时也发生明显的塑性变形发生明显的塑性变形2023/1/1734第34页，共59页，编辑于2022年，星期五三、四个基本的强度理论三、四个基本的强度理论一类是解释材料断裂破坏的强度理论，一类是解

9、释材料断裂破坏的强度理论，有最大拉应力理论和最大拉应变理论；有最大拉应力理论和最大拉应变理论；另一类是解释材料流动破坏的强度理论，另一类是解释材料流动破坏的强度理论，最大剪应力理论和形状改变比能理论。最大剪应力理论和形状改变比能理论。2023/1/1735第35页，共59页，编辑于2022年，星期五1 1、最大拉应力理论（第一强度、最大拉应力理论（第一强度理论）理论）在十七世纪提出在十七世纪提出 ，针对建筑材料，针对建筑材料只要最大拉应力达到材料的极限值，只要最大拉应力达到材料的极限值，材料就发生脆性断裂破坏材料就发生脆性断裂破坏 。破坏条件：破坏条件：强度条件：强度条件：用于受拉应力的某些脆

10、性材料，铸铁、用于受拉应力的某些脆性材料，铸铁、石料、混凝土石料、混凝土 没有考虑其它两个主应力的影响，也没有考虑其它两个主应力的影响，也不适用于三向压缩应力状态。不适用于三向压缩应力状态。2023/1/1736第36页，共59页，编辑于2022年，星期五2 2、最大伸长线应变理论（第二强、最大伸长线应变理论（第二强度理论）度理论）最大伸长线应变达到材料的极限值，材最大伸长线应变达到材料的极限值，材料就发生脆性断裂破坏料就发生脆性断裂破坏 。满足虎克定。满足虎克定律。律。破坏条件：破坏条件：强度条件：强度条件：不比第一强度理论好，一般不用。不比第一强度理论好，一般不用。2023/1/1737第

11、37页，共59页，编辑于2022年，星期五3 3、最大剪应力理论、最大剪应力理论（第三强度理论）（第三强度理论）最大剪应力达到极限最大剪应力达到极限值，材料就发生屈值，材料就发生屈服破坏服破坏 。破坏条件：破坏条件：强度条件：强度条件：虽然没考虑虽然没考虑2 2，但能较好地解释塑性，但能较好地解释塑性屈服，在工程中得到广泛的应用。屈服，在工程中得到广泛的应用。2023/1/1738第38页，共59页，编辑于2022年，星期五4 4、形状改变比能理论（第四强度理论）、形状改变比能理论（第四强度理论）变形体单位体积内所积蓄变形能称变形变形体单位体积内所积蓄变形能称变形比能。包括形状改变比能和体积改

12、变比能。包括形状改变比能和体积改变比能比能形状改变比能达到极限值就发生屈服形状改变比能达到极限值就发生屈服破坏条件：破坏条件：2023/1/1739第39页，共59页，编辑于2022年，星期五强度条件：强度条件：考虑考虑2 2，得到广泛的应用。，得到广泛的应用。2023/1/1740第40页，共59页，编辑于2022年，星期五2023/1/1741第41页，共59页，编辑于2022年，星期五一般原则如下：一般原则如下：1 1、脆性材料常用第一、第二强度理论；、脆性材料常用第一、第二强度理论；2 2、塑性材料常用第三、第四强度理论；、塑性材料常用第三、第四强度理论；3 3、在接近三向等拉应力状态

13、下，不论是、在接近三向等拉应力状态下，不论是塑性材料还是脆性材料，都将发生脆性塑性材料还是脆性材料，都将发生脆性断裂，应采用第一强度理论；断裂，应采用第一强度理论；4 4、在接近三向等压应力状态下，不论是、在接近三向等压应力状态下，不论是塑性材料还是脆性材料，都将发生塑塑性材料还是脆性材料，都将发生塑性流动破坏，应采用第三或第四强度性流动破坏，应采用第三或第四强度理论。理论。2023/1/1742第42页，共59页，编辑于2022年，星期五例例6-3 6-3 内径内径D=100cmD=100cm的容器，壁厚的容器，壁厚t=1.0cmt=1.0cm，蒸汽压强，蒸汽压强p=3.5MPap=3.5M

14、Pa，=160MPa=160MPa，分别按第三和第四强度，分别按第三和第四强度理论校核筒身强度。理论校核筒身强度。2023/1/1743第43页，共59页，编辑于2022年，星期五2023/1/1744第44页，共59页，编辑于2022年，星期五2023/1/1745第45页，共59页，编辑于2022年，星期五纵向焊缝与纵向焊缝与横向焊缝横向焊缝2023/1/1746第46页，共59页，编辑于2022年，星期五椭圆开孔椭圆开孔2023/1/1747第47页，共59页，编辑于2022年，星期五第四节第四节 弯曲和拉压的组合弯曲和拉压的组合作用作用2023/1/1748第48页，共59页，编辑于2

15、022年，星期五横力弯曲横力弯曲2023/1/1749第49页，共59页，编辑于2022年，星期五纯弯曲纯弯曲2023/1/1750第50页，共59页，编辑于2022年，星期五2023/1/1751第51页，共59页，编辑于2022年，星期五受拉（压）和弯受拉（压）和弯曲组合作用的曲组合作用的强度条件强度条件压缩和弯曲压缩和弯曲2023/1/1752第52页，共59页，编辑于2022年，星期五例例6-4 6-4 夹钳受到工件的反作用力夹钳受到工件的反作用力P=5kNP=5kN，=100MPa=100MPa，校核其强度。，校核其强度。2023/1/1753第53页，共59页，编辑于2022年，星

16、期五第五节第五节 圆周弯曲和扭转的组合圆周弯曲和扭转的组合2023/1/1754第54页，共59页，编辑于2022年，星期五2023/1/1755第55页，共59页，编辑于2022年，星期五2023/1/1756第56页，共59页，编辑于2022年，星期五例例6-5 6-5 卧式离心机转鼓重卧式离心机转鼓重G=2kNG=2kN，外力，外力偶矩偶矩m=1.2kN.mm=1.2kN.m，=80MPa=80MPa，分别，分别按第三和第四强度理论设计轴径按第三和第四强度理论设计轴径d d。2023/1/1757第57页，共59页，编辑于2022年，星期五用强度理论解决实际问题步骤：用强度理论解决实际问

17、题步骤：(1)(1)分析外力与变形，分成基本变形分析外力与变形，分成基本变形(2)(2)内内力力与与应应力力，计计算算危危险险点点的的应应力力，画出应力单元体，正应力与剪应力画出应力单元体，正应力与剪应力(3)(3)各基本变形应力叠加后确定主应力各基本变形应力叠加后确定主应力(4)(4)根根据据危危险险点点应应力力状状态态及及构构件件材材料料性性质质，用适当强度理论计算相当应力用适当强度理论计算相当应力(5)(5)应用强度条件进行强度校核应用强度条件进行强度校核 2023/1/1758第58页，共59页，编辑于2022年，星期五作作 业业P97 P97 第第3636、3737、3838题题 2023/1/1759第59页，共59页，编辑于2022年，星期五