工程力学第七章

合集下载

工程力学第七章剪切和挤压的实用计算

工程力学第七章剪切和挤压的实用计算
3
塑性材料制成的杆件受静荷载时,通常可不考虑应力
集中的影响。 均匀的脆性材料或塑性差的材料(如高强度钢)制成的 杆件即使受静荷载时也要考虑应力集中的影响。 非均匀的脆性材料,如铸铁,其本身就因存在气孔等
引起应力集中的内部因素,故可不考虑外部因素引起的应
力集中。
4
第七章 剪切和挤压的实用计算
一、剪切的概念
Fbs F / 4 110 s jy 107 171.9MPa s bs Abs td 4 11.6
钢板的2--2和3--3面为危险面 3F / 4 3 110 s2 107 155.7MPa s t (b 2d ) 4 (8.5 2 1.6) F 110 s3 107 159.4MPa s 综上,接头安全。 t (b d ) 1 (8.5 1.6) 1 2 3 F F F
12
2、剪切的实用计算
实用计算方法:根据构件的破坏可能性,采用能反映受力 基本特征,并简化计算的假设,计算其名义应力,然后根据直 接试验的结果,确定其相应的许用应力,以进行强度计算。
适用:构件体积不大,真实应力相当复杂情况,如连接件等。
剪切实用计算假设:假设剪应力在整个剪切面上均匀分布。
13
(合力) F
FQ
FQ Fbs F
F 57103 28.6MPa AQ bL 20100
Fbs F 57103 s bs 95.3MPa s bs Abs L h 2 100 6 m F h
F
L b
AQ
F d
综上,键满足强度要求。
21
例3. 一铆接头如图所示,受力P=110kN,已知钢板厚度为 t=1cm ,宽度 b=8.5cm ,许用应力为[s ]= 160M Pa ;铆钉的直径 d=1.6cm,许用剪应力为[]= 140M Pa ,许用挤压应力为

工程力学7第七章应力状态和应变状态分析

工程力学7第七章应力状态和应变状态分析

x y x y cos 2 x sin 2 2 2 x y sin 2 x cos 2 2
0
x y
2
(
x y
2
)
2
2
2 x
y
y
y
2
090
0
x y
2
(
x y
2
2、为什么要研究一点的应力状态 单向应力状态和纯剪切应力状态的强度计算
σmax≤ [σ] τ
max≤[τ
]
梁截面上的任意点的强度如何计算?
分析材料破坏机理
F F F F T
T
3、怎么研究一点的应力状态
单元体
•各面上的应力均匀分布





• 相互平行的一对面上 应力大小相等、符号相同
满足:力的平衡条件 切应力互等定理
§7-2 平面应力状态分析
一、解析法:
1.任意斜面上的应力 y

y

y
y
y
n
y

x
a
x

e
d
x

x
x
bz
x
x

x
e
x
x




y


f
yy
x
x

b


c
y

y

y
f t
应力的符号规定同前 α角以从x轴正向逆时针 转到斜面的法线为正
(设ef的面积为dA)
x y x y cos 2 x sin 2 2 2 x y sin 2 x cos 2 2

工程力学第7章答案

工程力学第7章答案

⼯程⼒学第7章答案第7章简单的弹性静⼒学问题7-1 有⼀横截⾯⾯积为A 的圆截⾯杆件受轴向拉⼒作⽤,若将其改为截⾯积仍为A 的空⼼圆截⾯杆件,其他条件不变,试判断以下结论的正确性:(A )轴⼒增⼤,正应⼒增⼤,轴向变形增⼤;(B )轴⼒减⼩,正应⼒减⼩,轴向变形减⼩;(C )轴⼒增⼤,正应⼒增⼤,轴向变形减⼩;(D )轴⼒、正应⼒、轴向变形均不发⽣变化。

正确答案是 D 。

7-2 韧性材料应变硬化之后,材料的⼒学性能发⽣下列变化:(A )屈服应⼒提⾼,弹性模量降低;(B )屈服应⼒提⾼,韧性降低;(C )屈服应⼒不变,弹性模量不变;(D )屈服应⼒不变,韧性不变。

正确答案是 B 。

7-3 关于材料的⼒学⼀般性能,有如下结论,试判断哪⼀个是正确的:(A )脆性材料的抗拉能⼒低于其抗压能⼒;(B )脆性材料的抗拉能⼒⾼于其抗压能⼒;(C )韧性材料的抗拉能⼒⾼于其抗压能⼒;(D )脆性材料的抗拉能⼒等于其抗压能⼒。

正确答案是 A 。

7-4 低碳钢材料在拉伸实验过程中,不发⽣明显的塑性变形时,承受的最⼤应⼒应当⼩于的数值,有以下四种答案,试判断哪⼀个是正确的:(A )⽐例极限;(B )屈服强度;(C )强度极限;(D )许⽤应⼒。

正确答案是 B 。

7-5 根据图⽰三种材料拉伸时的应⼒—应变曲线,得出的如下四种结论,试判断哪⼀种是正确的:(A )强度极限)3()2()1(b b b σσσ>=,弹性模量E(1)>E(2)>E(3),延伸率δ(1)>δ(2)>δ(3)⽐例极限;(B )强度极限)2()1()3(b b b σσσ<<,弹性模量E(2)>E(1)>E(3),延伸率δ(1)>δ(2)>δ(3)⽐例极限;(C )强度极限)3()1()2(b b b σσσ>>,弹性模量E(3)>E(1)>E(2),延伸率δ(3)>δ(2)>δ(1)⽐例极限;(D )强度极限)3()2()1(b b b σσσ>>,弹性模量E(2)>E(1)>E(3),延伸率δ(2)>δ(1)>δ(3)⽐例极限;正确答案是 B 。

《工程力学:第七章+圆轴扭转时的应力变形分析与强度和刚度设计》

《工程力学:第七章+圆轴扭转时的应力变形分析与强度和刚度设计》

工程力学 第7章 圆轴扭转时的应力变形分析以及强度和刚度设计
工程力学 第7章 圆轴扭转时的应力变形分析以及强度和刚度设计
工程力学 第7章 圆轴扭转时的应力变形分析以及强度和刚度设计
工程力学 第7章 圆轴扭转时的应力变形分析以及强度和刚度设计
工程力学 第7章 圆轴扭转时的应力变形分析以及强度和刚度设计
工程力学 第7章 圆轴扭转时的应力变形分析以及强度和刚度设计
背 景


工程力学 第7章 圆轴扭转时的应力变形分析以及强度和刚度设计
背 景


工程力学 第7章 圆轴扭转时的应力变形分析以及强度和刚度设计 一、扭转的概念 复习 Me
mA
阻抗力 偶
主动力 偶
me
受力特点:杆两端作用着大小相等、方向相反的力偶,且力 偶作用面垂直于杆的轴线。 变形特点:杆任意两截面绕轴线发生相对转动。 主要发生扭转变形的杆——轴。
Mx 16M x 16 1.5kN m 103 max= = 3 = =50.9MPa 3 4 -3 4 WP πD 1 π 90mm 10 1 0.9传动轴的强度是安全的。
工程力学 第7章 圆轴扭转时的应力变形分析以及强度和刚度设计 2.确定实心轴的直径 根据实心轴与空心轴具有同样数值的最大剪应力的要求, 实心轴横截面上的最大剪应力也必须等于 50.9MPa 。若设实 心轴直径为d1,则有
b b
工程力学 第7章 圆轴扭转时的应力变形分析以及强度和刚度设计 T 一、 扭转强度计算 变截面圆轴: max W [ ] 1、强度条件: p
max
max
对脆性材料 [ ] 对韧性材料 [ ]
b
nb

工程力学-第7章-轴向拉压杆件的强度与变形计算

工程力学-第7章-轴向拉压杆件的强度与变形计算
广 州 汽 车 学 院
7
Guang Zhou Auto College
工程力学
第7章 轴向拉压杆件的强度与变形计算
广 州 汽
斜拉桥承受拉力的钢缆 车 学 院
8
Guang Zhou Auto College
工程力学
第7章 轴向拉压杆件的强度与变形计算
广 州 汽 车 学 院9来自 7-1轴向拉压杆横截面上的应力
胡克定律



工程力学
17
轴向拉压的变形分析
P
P
A 细长杆受拉会变长变细,
P
B 受压会变短变粗
C 长短的变化,沿轴线方向, 称为纵向变形
l+Dl l
d-Dd d
D 粗细的变化,与轴线垂直,
称为横向变形
P
P
P
7-3轴向拉压杆的变形计算 胡克定律
工程力学
Guang Zhou Auto College
变形量的代数和:


Δ
l

FNi li FNi ADlEADA+i
=Dl AD DlDE DlEB Dl
FNDElDE + FNEBlEB + FNBClBC
BC

Ec AAD
Ec ADE
Es AEB
Es ABC
=1.2106 m 0.6106 m 0.285106 m 0.428106 m
广
承受轴向载荷的拉(压)杆在工程中的

应用非常广泛。

由汽缸、活塞、连
杆所组成的机构中,不

仅连接汽缸缸体和汽缸
盖的螺栓承受轴向拉力,

带动活塞运动的连杆由

工程力学第七章

工程力学第七章
Mz
截面法求内力的步骤:
x
1、沿某一截面切开,得 到分离体;
2、对某一分离体列平衡 方程,求得内力。
22
工程力学
第七章
截面法求内力的步骤
1、用假想截面将杆件切开,得到分离体; 2、画分离体受力图,内力用分量表示; 3、对分离体建立平衡方程,求得内力。
平衡方程:
F
x
0 0
F
y
0
y
F
z
0
——通过试样得到的材料性能可用于构件的任何部位。
各向同性假设:构件某一处材料沿各个方向的力 学性能均相同。
14
工程力学
第七章
思考:金属材料在宏观、细观和微观是否连续、均匀与各向 同性?
球墨铸铁的显微组织
优质钢材的显微组织
微观:分子原子内部结构的非连续,非均匀,各向异性。
细观:非连续(微缺陷、微孔洞等);非均匀(微夹杂、 晶界等);各向异性(晶粒方位);尺寸效应
杆(bar/rod)
材力的主要研究对象是杆,以及由杆组成的简单杆系,
同时也研究一些形状与受力均比较简单的板与壳。
11
工程力学
第七章
材料力学的研究对象

杆件:
轴线
横截面
12
工程力学
第七章
讨论:仅研究杆件,有何意义? •骨架
•栋梁
•中流砥柱
烟台南山娱乐城 (伞形结构)
上海南浦大桥
•核心 •关键
p 正应力
A
pav
F A
F p lim A 0 A
K点处的应力
27
△A内平均应力
工程力学
第七章
F1
ΔFS
ΔA

工程力学第七章重心及截面的几何性质

工程力学第七章重心及截面的几何性质

A. Oxy; B. O1xy1; C. O2 x1 y1; D. O3x1 y。
y1
y
O1
O
x
O2
O3
x1
C
课堂练习
I.
任意图形,若对某一对正交坐标轴的惯性积为零, 则这一对坐标轴一定是该图形的( )。
A. 形心轴; B. 主轴 C. 主形心轴 D. 对称轴
B
在图示开口薄壁截面图形中,当( )时,y-z轴始终保持 为一对主轴。
对称轴y的惯性矩分别为
I
a y
I,yb 则(
I
a x
I xb对
)。
A.
I
a y
I
yb,I
a x
I
b;
x
B.
I
a y
I
yb,I
a x
I
b;
x
C.
I
a y
I
yb,I
a x
I
b;
x
y
D.
I
a y
I
yb,I
a x
I
b。
x
y
o
x
o
x
(a)
(b)
C
课堂练习
I. 图示半圆形,若圆心位于坐标原点,则( )。
y
A.
F
LAC
A
LAB
1.3mm 100103 2
2 2.1105 106 252 106
4
cos 300
A
§8–4纯弯曲时梁横截面上的正应力
M
FS
M
FS
M
FS
梁弯曲时横截面上的正应力与切应力,分别称
为弯曲正应力与弯曲切应力。

工程力学第7章

工程力学第7章
第7章 材料力学的基本概念
第7章 材料力学的基本概念
变形固体的基本假设 7.1 变形固体的基本假设 7.2 外力及其分类 外力及其分类 内力、 7.3 内力、截面法和应力的概念 7.4 杆件变形的基本形式
第7章 材料力学的基本概念
7.1 变形固体的基本假设
1. 均匀连续假设 均匀连续假设即认为整个固体内物质是连续分布的,且各处的力 学性质是完全相同的。常用的金属材料是由极微小的晶粒(例如, 每立方毫米的钢料中一般含有数百个晶粒)组成,晶粒的排列通 常是随机的,晶粒之间可能存在着空位,而且各晶粒的性质也不 尽相同。但由于材料力学中所研究的构件或构件的一部分的尺寸 远大于晶粒,因此可把金属构件看成是连续体;同时,金属材料 的力学性质是它所含晶粒性质的统计平均值,所以,晶粒之间的 空位及其性质的非均匀性对构件性质和分析计算的影响都不算严 重。总之,根据这一假设,构件中的一些物理量(例如各点的位 移)可用坐标的连续函数来描述; 同时, 通过试件所测得的材 料的力学性能,可用于构件内部的任何部位。
第7章 材料力学的基本概念
图7-3
第7章 材料力学的基本概念
7.4 杆件变形的基本形式
1. 轴向拉伸或轴向压缩 若直杆受到沿轴线方向作用的一对大小相等、方向相反 的外力作用, 则直杆的主要变形是轴向拉伸(图7-3(a))或 轴向压缩(图7-3(b))。简单桁架在载荷的作用下, 桁架中 的杆件就会发生轴向拉伸或轴向压缩。
第7章 材料力学的基本概念 2. 剪切 若直杆受到一对大小相等、 方向相反且相距很近的横向 外力作用, 则直杆的主要变形是两外力之间的横截面产生相 对错动(图7-3(c))。
FR pm = A
当ΔA趋于零时,pm的大小和方向都将趋于一定极限, 由此得到
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

湖北汽车工业学院汽车工程系
HuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile
第 七 章
HBQY


请判断下列简化在什么情形下是正确的, 请判断下列简化在什么情形下是正确的, 么情形下是不正确的: 么情形下是不正确的:
湖北汽车工业学院汽车工程系
第 七 章
HBQY


思考: 思考:找出下图变形后的应变
湖北汽车工业学院汽车工程系
HuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile
第 七 章
HBQY


7.6
杆件变形的基本形式
拉伸与压缩(tension & compression): 作用线与杆件轴线重合。 拉伸与压缩 : 作用线与杆件轴线重合。
HuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile
第 七 章
HBQY


弯曲载荷(bending): 弯曲载荷(bending): (bending)
构件受到垂直于构件轴线的力或矢量方向垂直与构件轴 线的力偶作用。 线的力偶作用。
湖北汽车工业学院汽车工程系
第 七 章
HBQY


静力设计
失效分析 内力分析 应力分析
受力分析
强度设计 刚度设计 稳定设计
湖北汽车工业学院汽车工程系
HuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile
第 七 章
HBQY


思考: 思考: 注意弹性体模型与刚体模型的区别与联 刚体模型适用的概念、 系—刚体模型适用的概念、原理、方法,对弹 刚体模型适用的概念 原理、方法, 性体可用性与限制性。诸如: 性体可用性与限制性。诸如:力系的等效与简 平衡原理与平衡方法等。 化;平衡原理与平衡方法等。
第 七 章
HBQY


7.1
材料力学的任务
研究内容: 研究内容: 研究构件强度、刚度和稳定性计算的工程方法。 研究构件强度、刚度和稳定性计算的工程方法。 强度 计算的工程方法 强度(strength) :物体抵抗破坏的能力。 强度( ) 物体抵抗破坏的能力。
湖北汽车工业学院汽车工程系
HuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile
第 七 章
HBQY


切应变γ 角应变) 二、切应变γ (角应变)
τ
角应变:直角的改变量。 角应变:直角的改变量。 γ=90 º - α γ=“+ * γ= +” “-” -
τ τ τ
α
湖北汽车工业学院汽车工程系
HuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile
1 1
湖北汽车工业学院汽车工程系
HuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile
第 七 章
HBQY


截面上的主矢R 可以分解为: 截面上的主矢R,可以分解为:
垂直截面的分量R1: 法向力F 通过轴线称轴力) 垂直截面的分量R1:——法向力FN(通过轴线称轴力) R1 法向力 平行截面的分量R2: 剪力Fs 平行截面的分量R2:——剪力Fs R2 剪力
第 七 章
HBQY


7.2
变形固体的基本假设
材料力学的研究对象: 变形固体。 材料力学的研究对象: 变形固体。 材料力学中对变形固体的基本假设: 材料力学中对变形固体的基本假设: (1)连续性(continuity) 连续性( ) (数学) 数学)
均匀性(homogeneity) 力学) (2)均匀性(homogeneity) (力学) (3)各向同性 (isotropy) ) (物理) 物理)
HuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile
Fs
截面上的主矩C 可以分解为: 截面上的主矩C,可以分解为:
垂直截面的分量C1: 扭矩T 垂直截面的分量C1:——扭矩T C1 扭矩 平行截面的分量C2: 弯矩M 平行截面的分量C2:——弯矩M C2 弯矩 C
R
FN
T
M
湖北汽车工业学院汽车工程系
HuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile
线应变(正应变): 一、线应变(正应变):
ε =(L1-L)/L=∆L/L ( )
L1 L d1 d
即单位长度上的变形量,无量纲。 即单位长度上的变形量,无量纲。 其物理意义是构件上一点沿某一方向变形量的大小
湖北汽车工业学院汽车工程系
HuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile
L
2
1 α α A P
2
3 1
A
可以在未变形的构件中进行计算
A’
湖北汽车工业学院汽车工程系
HuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile
第 七 章
HBQY



7.3
外力及其分类
载荷: 把作用在构件上除支座反力以外的外力统称为载荷。 载荷: 把作用在构件上除支座反力以外的外力统称为载荷。 集中载荷 分布载荷
湖北汽车工业学院汽车工程系
HuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile
第 七 章
HBQY


1)截:在预求内力的截面处,将物 在预求内力的截面处, 体一分为二。 体一分为二。 2)取:因为整体平衡,所以切开后 因为整体平衡, 的任一部分也应平衡。 的任一部分也应平衡。取其 中任一部分, 中任一部分,先画这部分原 有的外力,然后在截面处画 有的外力, 内力。( 。(取的这部分外力越 内力。(取的这部分外力越 简单越好)。 简单越好)。 3)代:用内力代替一部分对另一部 分的作用。 分的作用。 4)平:根据受力图,方程,求解内 ) 根据受力图,方程, 力列平衡。 力列平衡。 R C
湖北汽车工业学院汽车工程系
HuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile
第 七 章
HBQY


材料力学中变形的假设: 材料力学中变形的假设:
3
(1)小变形
1 2 1 4 cos α = 1 − α + α − ... ⇒ cos α ≈ 1 2! 4! 1 3 2 5 tan α = α + α + α + ... ⇒ tan α ≈ α 3 15
第 七 章
HBQY




单位面积上的内力。某截面处内力的密集程度。 单位面积上的内力。某截面处内力的密集程度。 (stress) 单位:Pa(1N/m2) ) 单位: 一点处的应力: 一点处的应力: 全应力 p=lim(∆R/∆A) (∆A→0) 正应力 (Normal Stress): : 垂直于截面的应力 σ=lim(∆FN/∆A) (∆A→0) 切应力(Shearing Stress) 切应力 位于截面内的应力 τ =lim(∆Fs/∆A)(∆A→0)
HuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile
第 七 章
HBQY


工程设计程序
方案设计
静力设计
设计定型
湖北汽车工业学院汽车工程系
HuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile
湖北汽车工业学院汽车工程系
HuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile
第 七 章
HBQY


剪切(shearing): 剪切(shearing): (shearing)
构件受到大小相等,方向相反, 构件受到大小相等,方向相反,作用线垂直与杆件轴线且 距离很近的一对力作用。 距离很近的一对力作用。
湖北汽车工业学院汽车工程系
HuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile
第 七 章
HBQY


不稳定平衡
稳定平衡
湖北汽车工业学院汽车工程系
HuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile
湖北汽车工业学院汽车工程系
HuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile
第 七 章
HBQY


扭转载荷(torsion): 扭转载荷(torsion):
构件受到矢量方向与轴线重合的力偶作用。 构件受到矢量方向与轴线重合的力偶作用。
湖北汽车工业学院汽车工程系
第 七 章
HBQY


钻床,P=15KN,e=200mm,h=100mm,b=60mm, 例题 钻床,P=15KN,e=200mm,h=100mm,b=60mm, 试求立柱的内力。 试求立柱的内力。 解:
相关文档
最新文档