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null第三章 零件强度、刚度分析的基本知识第三章 零件强度、刚度分析的基本知识参考文献参考文献范钦珊，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 简爱每一章主要内容马克思主义基本原理主要内容行政体制改革的主要内容财务管理的主要内容手卫生相关知识培训的主要内容是 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； <0，压应力 第二节 直杆轴向拉伸与压缩第二节 直杆轴向拉伸与压缩直杆拉伸（压缩）的强度条件：  ＝ FN / A  [] 应用：(参数-杆件截面面积A、所受载荷FN ) 强度校核：  ＝ FN / A  [] 计算截面： A  FN / [] 确定许用载荷： FN  A[] 例3－1第三节 剪切第三节 剪切剪切 一对大小相等、方向相反，且距离很近的横向力作用于物体两侧，物体受力后受剪面发生相对错动。 剪切时的内力和应力 内力 FQ＝F 切应力 ＝ FQ /A N/mm2 强度条件 ＝ FQ /A [] 应用：安全销例3-2第四节 圆轴扭转第四节 圆轴扭转圆轴扭转变形特征 变形特征 推论： 1、平面假设 2、无轴向应变，各截面不存在正应力 3、存在剪切变形，各截面存在切应力第四节 圆轴扭转第四节 圆轴扭转圆轴扭转时的内力 横截面的内力－扭矩Mn Mn = T 方向判断－右手法则TTMnMn第四节 圆轴扭转第四节 圆轴扭转圆轴扭转时的切应力 1、变形几何方程 AB第四节 圆轴扭转第四节 圆轴扭转圆轴扭转时的切应力 2、物理方程 在弹性范围内，切应力与切应变之间的关系符合胡克定律 第四节 圆轴扭转第四节 圆轴扭转圆轴扭转时的切应力 3、静力学关系 圆轴横截面上微内力矩的总和等于该面上的扭矩。 切应力：第四节 圆轴扭转第四节 圆轴扭转扭转强度条件 扭转刚度条件 第四节 圆轴扭转第四节 圆轴扭转空心轴 在轴的截面面积相同的情况下，空心轴的强度和刚度都较实心轴大大提高 。第五节 梁的平面弯曲第五节 梁的平面弯曲平面弯曲梁的条件： 梁的横截面至少有一个对称轴； 全梁有纵向对称面，所有的外力都作用在纵向对称面内 。 平面弯曲的特点 梁的轴线在纵向对称面内弯曲成为一条平面曲线 。第五节 梁的平面弯曲第五节 梁的平面弯曲梁的类型（根据支承情况分类）： 简支梁、悬臂梁、外伸梁 约束反力 第五节 梁的平面弯曲第五节 梁的平面弯曲弯曲粱的内力－弯矩和剪力 例 剪力图与弯矩图之间的关系： 1.粱上无载荷一段，剪力图为常数，弯矩图为斜直线； 2.粱受集中载荷，剪力图在受力处有跃变，弯矩图有尖点； 3.粱某段受均布载荷，剪力图为斜线，弯矩图为二次曲线； 4.粱某处受力偶作用，受力处弯矩图出现跃变。第五节 梁的平面弯曲第五节 梁的平面弯曲弯曲时的应力 平面弯曲变形特征 粱横截面绕中性轴转动，中性层以上纤维缩短，中性层以下纤维伸长。 横截面上应力，中性层以上为压应力，中性层以下为拉应力。 第五节 梁的平面弯曲第五节 梁的平面弯曲弯曲时的应力 弯曲应力计算 1、变形几何方程 2、物理方程 3、静力学关系 粱横截面上任意点弯曲正应力的MATCH_ word word文档格式规范word作业纸小票打印word模板word简历模板免费word简历 _1714566607129_0：第五节 梁的平面弯曲第五节 梁的平面弯曲弯曲强度条件 薄壁型钢：[]b = []； 实心钢梁： []b = (1.1～1.2) []； 工程实际计算中，常近似取[]b = []。第五节 梁的平面弯曲第五节 梁的平面弯曲提高截面抗弯能力 提高抗弯截面模量W－相应改变截面安放状态、截面形状和大小。 W1 > W2第五节 梁的平面弯曲第五节 梁的平面弯曲弯曲刚度条件 梁的刚度条件: CC’挠度转角第五节 梁的平面弯曲第五节 梁的平面弯曲提高刚度的措施 尽量减小梁的跨度（挠度ln ） 。 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 nullIntroductionMechanics of Materialsnull弯曲瑞典马尔摩的扭转大楼 截面法求取内力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。FIIFNFN’F＝FN例3－1例3－1如图示，AB杆为钢杆，其横截面面积A1 = 6cm2，许用应力[]=140N/mm2；BC杆为木杆，横截面面积A2 = 300cm2，许用压应力[c] =3.5N/mm2。求最大许可载荷F。ABC3m4mFYXFN1FN2钢板剪切钢板剪切螺栓受剪计算简图螺栓受剪计算简图例3－2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/mm2，求螺栓所需直径d。剪切力FQ =F/2=415 N 剪切强度条件： 螺栓直径为：3mm圆轴扭转变形特征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。等距的母线和圆周线平面弯曲粱的条件平面弯曲粱的条件纵向对称面轴线对称轴弯曲粱的内力－例弯曲粱的内力－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。 null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。剪力与弯矩的关系剪力与弯矩的关系FRAFQFQFQM(x)M(x)M(x)+dM(x)xdxc平面弯曲平面弯曲平面假设中性层变形几何方程变形几何方程物理方程物理方程 在弹性范围内正应力与应变之间关系符合胡克定律，即 静力学关系静力学关系横截面上微内力矩的总和等于该面上的弯矩。 拉伸(压缩)与弯曲的联合作用拉伸(压缩)与弯曲的联合作用径向力Fr均布压应力y圆周力Ft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扭转与弯曲的联合作用力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