第03章 零件的强度、刚度分析基础知识.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第三章 零件强度、刚度分析的基本知识,参考文献,范钦珊，蔡新编著，,工程力学,，机械工业出版社，,2006,刘庆潭主编，,材料力学教程,，机械工业出版社，,2006,其他工程力学以及材料力学的相关书籍,主要内容,第一节 概述,第二节 直杆轴向拉伸与压缩,第三节 剪切,第四节 圆轴扭转,第五节 梁的平面弯曲,第六节 复杂变形的强度计算,第一节 概述,变形：弹性变形、塑性变形,强度：零件抵抗破坏的能力。,破坏形式：断裂、过大的塑性变形。,刚度：零件抵抗变形的能力。,要求零件在受力时所产生的弹性变形在允许的限度内。,第一节 概述,受力（载荷）种类,按载荷作用特征分类,1,、集中载荷,2,、分布载荷（均布载荷、非均布载荷）,按载荷性质分类,1,、静载荷,2,、动载荷,第一节 概述,变形的种类,拉伸及压缩，如链条、皮带、桁架的拉杆（或压杆）、立柱。,剪切，如螺钉、铆钉。,扭转，如传动轴。,弯曲，如各种梁。,杆件：长度方向尺寸,横向尺寸的构件。,第二节 直杆轴向拉伸与压缩,受力特点：沿直杆轴线受拉或压力。,内力：杆件受外力作用发生变形时，其内部分子间同时产生抵抗变形的抗力。,内力与外力互相对立，互相依存，同时出现，同时消失。,内力求取方法,截面法,应力,(,),：横截面单位面积上的内力。,0,，拉应力；,W2,第五节 梁的平面弯曲,弯曲刚度条件,梁的刚度条件,:,y,F,A,B,C,C,挠度,转角,第五节 梁的平面弯曲,提高刚度的措施,尽量减小梁的跨度（挠度,l,n,）,。,对于比较细长的轴，可加中间支承，以限制梁的变形过大（注意安装精度）。,在结构许可条件下，尽量用简支梁代替悬臂梁，或在悬臂梁下加支撑杆。,合理选择截面形状，提高惯性矩（工字钢、空心轴、阶梯轴）。,第六节 复杂变形的强度计算,复杂变形,构件在两个或两个以上应力下的变形。,力的叠加原理（简单变形叠加）,拉伸（或压缩）与弯曲作用下的变形,扭转与弯曲的联合作用,Introduction,Mechanics of Materials,拉,-,压,剪切,弯曲,瑞典马尔摩的,扭转,大楼,截面法求取内力,在需要求内力的截面处，假想用一平面把杆件截开分成两部分。,取任一部分为分离体为受力分析对象，用内力代替移去部分对分离体的作用。,按平衡条件求内力的大小和方向。,F,F,I,I,F,N,F,N,F,F,N,例,3,1,如图示，,AB,杆为钢杆，其横截面面积,A,1,=6cm,2,，许用应力,=140N/mm,2,；,BC,杆为木杆，横截面面积,A,2,=300cm,2,，许用压应力,c,=3.5N/mm,2,。求最大许可载荷,F,。,A,B,C,3m,4m,F,B,F,Y,X,F,N1,F,N2,A,B,C,D,钢板剪切,F,F,F,F,A,B,C,D,螺栓受剪计算简图,例,3,2,图示螺栓联接构件承受负荷,830N,，已知螺栓材料的许用剪应力,60N/mm,2,，求螺栓所需直径,d,。,剪切力,F,Q,=,F,/2=415 N,剪切强度条件：,螺栓直径为：,3mm,圆轴扭转变形特征,各圆周线的形状和大小不变，间距不变。,各圆周线（横截面）都绕轴心线相对转动了某一角度。,各纵线都转动了（倾斜）同一微小角度,（剪切角或切应变），小方格发生歪斜。,l,M,等距的母线和圆周线,平面弯曲粱的条件,纵向对称面,轴线,F,1,F,2,q,F,R1,F,R2,弯曲后的轴线,对称轴,x,O,弯曲粱的内力例,分析图示简支梁弯曲时的内力。梁跨度,l,=5m,，外载,8000N,，距左端,A,的距离,a,=3.2m,。,A,B,C,x,y,a,l,F,H,A,F,RA,F,RB,F,RA,F,RA,1,1,x,2,2,x,F,Q,M,F,Q,M,x,F,O,2880,-5120,a,F,Q,(,x,),x,0,x,M(x,),a,9.2,10,3,符号判断,剪力符号,剪力对分离体内任意点取矩，顺时针为正，反之为负。,弯矩符号,弯矩使梁弯曲为凹形时为正，反之为负。,剪力与弯矩的关系,F,RA,F,Q,F,Q,F,Q,M(,x,),M(,x,),M(,x,)+dM(,x,),x,d,x,c,平面弯曲,平面假设,中性层,变形几何方程,物理方程,在弹性范围内正应力与应变之间关系符合胡克定律，即,静力学关系,横截面上微内力矩的总和等于该面上的弯矩。,F,n,拉伸,(,压缩,),与弯曲的联合作用,F,t,F,r,径向力,F,r,均布压应力,y,y,圆周力,F,t,弯曲应力,F,F,拉应力,压应力,悬臂梁,最大拉应力,合成应力,扭转与弯曲的联合作用,F,T,FL,X,M,T,X,Mn,力,F,使轴发生弯曲弯矩图,力偶矩,T,使轴发生扭转扭矩图,合成第三强度理论,正应力,切应力,作业：,3-4,、,3-6,、,3-8,、,3-12,