构件承载能力分析.
构件的承载能力分析
Amin
FN max
3.确定许用载荷:
已知A和[σ]，可以确定许用载荷
FN max Amin
3.确定许可载荷 例2-2图2-17所示为某铣床工作台的进给液压缸，缸内的工作压力q =2MPa，液压缸内径D=75mm，活塞杆直径d=18mm，已知活塞 杆材料的许用应力［σ］=50MPa，
图2-17 某铣床工作台的进给液压缸
第一节 承载能力分析的基本知识
图2-5 杆件变形的基本形式 a)轴向拉伸 b)轴向压缩 c)剪切 d)扭转 e)弯曲
1.内力 2.截面法
第一节 承载能力分析的基本知识
图2-6 受拉的二力杆件
(1)截 在欲求内力的截面处，用一截面假想地把杆件截开。
第一节 承载能力分析的基本知识
(1)截 在欲求内力的截面处，用一截面假想地把杆件截开。 (2)取 摒弃一部分，保留一部分，即任意选取其中一部分为研 究对象。 (3)代 将弃去部分对研究对象的作用，以截面上的未知内力来 代替。 (4)平 考虑保留部分的平衡，并根据研究对象的平衡条件，建 立平衡方程，以确定未知内力的大小和方向。 3.应力
机械设计基础
构件的承载能力分析
第二章 构件的承载能力分析
第一节 承载能力分析的基本知识 第二节 轴向拉伸和压缩
第二章 构件的承载能力分析
图2-1 气动夹具活塞杆的受力情况 a)气动夹具简图 b)活塞杆的受力图 1—汽缸 2—活塞 3—工件
图2-2 活塞销的受力情况 a)活塞及活塞销 b)活塞销的受力图 c)活塞销的局部受力图 1—活塞销 2—活塞 3—连杆
图2-18 三角吊环 a)吊环示意图 b)节点A的受力分析图
FN max A
≤[
]
应用该条件式可以解决以下三类问题：校核强度 、设计截 面 、确定许可载荷 。
砌体结构构件的承载力(受拉受弯受剪构)
预应力技术
通过施加预应力，提高砌体结 构的受弯承载力和延性。
配筋强化
通过增加钢筋数量或提高钢筋 强度，提高砌体结构的受弯承 载力。
增强连接构造
加强砌体结构中各构件之间的 连接，提高整体稳定性。
04
砌体结构构件的受剪承载力
受剪承载力的基本概念
01
受剪承载力是指砌体结构在受到剪切力作用时所能承受的最大 承载能力。
性和耐久性。
极限状态设计法通过引入结构重要性系数、载荷组合 系数、材料强度综合调整系数等参数，考虑了各种不
确定性因素对结构承载力的影响。
概率极限状态设计法
概率极限状态设计法是一种基于概率论的结构 设计方法，通过引入概率论和数理统计的方法 来评估结构的可靠性和安全性。
概率极限状态设计法将不确定性因素视为随机 变量，通过概率分布来描述其不确定性，并采 用可靠指标来度量结构的可靠度。
。
截面尺寸
构件截面的高度和宽度以及厚 度等尺寸因素对受弯承载力有
直接影响。
配筋率
适当的配筋率可以提高砌体结 构的受弯承载力和延性。
施工质量
施工过程中的材料质量和施工 工艺对砌体结构的受弯承载力
有重要影响。
提高砌体结构受弯承载力的方法
优化截面设计
根据受力要求，合理设计截面 尺寸，提高截面的抗弯刚度。
01
02
03
04
05
砌体的强度
截面尺寸
拉力作用点
拉力方向
砌体结构的构造 措施
砌体的强度越高，其受拉 承载力越大。因此，选择 高强度材料是提高砌体受 拉承载力的有效途径之一 。
适当增加砌体构件的截面 尺寸可以显著提高其受拉 承载力。这是因为截面尺 寸的增加可以增加砌体的 惯性矩和抗弯刚度，从而 提高其承载能力。
结构构件的承载力计算
。 （3）确定临界应力的大小，是解决压杆稳定问题的关键。
工程力学与建筑结构
计算临界应力的公式为
1）细长杆（ P ）使用欧拉公式：
cr
2E 2
2）中长杆（ P ）使用经验公式： a b2
3）柔度：柔度是压杆长度、支撑情况、截面形状和尺寸等
因素的综合值。
l i
i I A
λ是稳定计算中的重要几何参数，有关压杆稳定计算
应先计算出 。
4）稳定性计算
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
工程中常采用折减系数法，稳定条件为
F [ ]
A
工程力学与建筑结构
工程力学与建筑结构
2. 内力及其分析计算方法 （1）内力 因外力作用而引起的杆件内部相互作用力。 （2）截面法 内力分析计算的基本方法，基本依据是平衡条
件，其解法有三个步骤：截开、代替、平衡。 3. 几种基本变形的内力和内力图 （1）内力表示一个具体截面上内力的大小和方向。 （2）内力图表示内力沿着杆件轴线的变化规律。 （3）应力是单位面积上的内力及其计算公式和强度条件。
工程力学与建筑结构
工程力学与建筑结构
结构构件的承载力计算
本章以构件的承载能力和构件变形的基本形式为前提 ，讨论了杆件的轴向拉伸（压缩）、剪切、弯曲三种基本 变形的内力、应力和强度条件的分析计算方法和压杆稳定 的概念及其实用计算。
1. 构件的承载能力 强度 构件在荷载作用下抵抗破坏的能力。 刚度 构件在荷载作用下抵抗变形的能力。 稳定性 构件在荷载作用下保持原有平稳状态的能力。
工程力学与建筑结构
4. 强度计算的步骤 （1）分析外力 画受力图，求约束反力。 （2）画内力图 确定危险截面及其内力。 （3）利用强度条件解决三类问题的计算：1）杆件的强度核
钢筋混凝土梁的承载力分析
钢筋混凝土梁的承载力分析钢筋混凝土梁是建筑结构中常见的构件，承载力分析对于工程设计和结构安全至关重要。
本文将对钢筋混凝土梁的承载力进行分析，并探讨影响承载力的主要因素。
一、钢筋混凝土梁的基本构造钢筋混凝土梁一般由混凝土和钢筋组成。
混凝土负责承载压力，而钢筋则用来承载拉力。
在构造中，钢筋通常布置在混凝土的底部，以增强梁的抗拉能力。
梁的形状可以是矩形、T形、L形等，根据设计要求确定。
二、钢筋混凝土梁的承载力计算钢筋混凝土梁的承载力计算是根据结构力学和材料力学原理进行的。
主要考虑以下几个因素：1. 弯矩的影响：钢筋混凝土梁在承受外力作用时会产生弯矩，该弯矩对梁的截面产生压力和拉力，从而影响承载力。
根据弯矩的大小和位置，可以计算出梁截面的最大受压区和最大受拉区。
2. 混凝土和钢筋的材料特性：混凝土和钢筋的强度是决定承载力的重要因素。
混凝土的强度可以通过抗压强度来衡量，钢筋的强度则通过抗拉强度来衡量。
在计算承载力时，需要根据材料的特性确定其强度参数。
3. 截面形状和尺寸：梁的截面形状和尺寸对其承载力有直接影响。
常见的梁截面形状有矩形、T形、L形等，设计中需根据实际要求选择合适的截面形状和尺寸。
截面尺寸的选择与受力分析密切相关。
4. 预应力和配筋设计：在一些要求较高的工程中，钢筋混凝土梁常采用预应力设计和配筋设计来增强其承载力。
预应力设计通过在混凝土中引入预应力钢筋来抵消荷载产生的应力，从而减小梁的变形和裂缝。
配筋设计则根据荷载和构件几何尺寸来确定钢筋的布置。
三、影响钢筋混凝土梁承载力的因素除了上述提及的弯矩、材料特性、截面形状和尺寸等因素外，还有其他影响钢筋混凝土梁承载力的因素，如环境荷载、温度变化、锚固和支座条件等。
1. 环境荷载：钢筋混凝土梁所承受的环境荷载包括恒载（如自重、设备重量）、可变活载（如人员、设备动载）和附加活载（如雪、风载等）。
这些环境荷载对梁的承载能力产生影响，需在设计中考虑。
2. 温度变化：温度变化会导致钢筋混凝土梁产生热胀冷缩和变形，从而影响其承载能力。
结构构件的承载力设计值
结构构件的承载力设计值
承载力设计值的确定需要考虑多个因素，包括材料的强度性能、构件的几何尺寸、受力作用的类型和大小，以及构件在使
用环境中可能遇到的各种作用。
常见的承载力设计值包括抗压
承载力、抗拉承载力、抗剪承载力和抗弯承载力等。
在确定承载力设计值时，首先需要评估构件所使用的材料的
强度性能。
对于金属材料，常用的强度性能参数包括屈服强度、抗拉强度和屈服比等。
对于混凝土和砖等非金属材料，常用的
强度性能参数包括抗压强度和抗拉强度等。
其次，需要考虑构件的几何尺寸对承载力的影响。
例如，对
于柱子来说，其承载力设计值与截面尺寸和截面形状有关。
较
大的截面尺寸和合适的截面形状能够提高柱子的抗压承载力。
另外，构件的受力作用类型和大小也会对承载力设计值的确
定产生影响。
常见的受力作用包括静载荷、动载荷、地震荷载
和风荷载等。
不同的受力作用需要按照相应的设计规范和标准
进行考虑，以确定合适的承载力设计值。
最后，还需要考虑构件在使用环境中可能发生的各种作用，
如温度变化、腐蚀和疲劳等。
这些作用可能会对构件的强度和
稳定性产生不利影响，因此需要在承载力设计值的确定过程中
予以考虑和纳入。
混凝土受弯构件正截面承载力影响因素分析
混凝土受弯构件正截面承载力影响因素分析引言混凝土结构在工程中得到了广泛应用，作为一种常见的结构材料，混凝土结构具有良好的耐久性和硬度。
其中，受弯构件是混凝土结构中的常用部件，在建筑、桥梁等工程中都有应用。
受弯构件的承载力是设计中的重要问题，因此需要对其承载力影响因素进行分析和研究。
本文将分析混凝土受弯构件正截面承载力的影响因素，旨在为工程师提供参考和思路。
承载力定义混凝土受弯构件正截面承载力是指在混凝土受弯构件桁架效应未产生前，混凝土受弯构件正截面最大承载扭矩的大小。
混凝土受弯构件的正截面承载力是由混凝土的强度和钢筋的强度共同决定的。
在混凝土结构中，承载力往往是需要考虑多种因素影响的。
影响因素分析混凝土受弯构件正截面承载力受到多种因素影响，主要包括以下几个方面：1. 混凝土强度混凝土强度是决定受弯构件承载力的基本因素之一，混凝土的强度会影响构件的质量和强度。
在设计时，需要根据受力情况选择合适的混凝土等级，同时还需考虑混凝土的施工、养护等因素。
2. 钢筋配筋率钢筋配筋率也是影响受弯构件承载力的重要因素，不同的配筋率会直接影响受弯构件的初始刚度和极限承载力。
过小的配筋率会导致构件的破坏类型从韧性破坏转变为脆性破坏，过大的配筋率则会使得构件的刚度增大，导致其受力性能下降。
因此，在设计时，需要根据受力情况以及混凝土、钢筋的强度等因素综合考虑，选择合适的配筋率。
3. 受力形态混凝土受弯构件的受力形态也是影响其承载力的重要因素，不同的受力形态会直接影响构件的承载能力。
一般来说，混凝土受弯构件承载能力较弱的部位通常是中央区域，而在两侧则相对较强。
因此，在设计时，需要充分考虑受力形态以及构件的受力分布情况，设计合理的构件优化结构。
4. 填充材料填充材料也是影响混凝土受弯构件承载能力的重要因素之一。
填充材料的性质、强度、粘结性等性能决定了其在混凝土受弯构件中所承受的力的大小和作用。
常见的填充材料主要包括混凝土、轻骨料混凝土、聚苯乙烯泡沫等材料，需要根据具体情况选择合适的填充材料。
第二章 承载能力分析
脆性材料
[
t
]
n
b b
或
[
c
]
bc
nb
2.1 轴向拉伸与压缩
（3）安全系数 目前一般机械制造中常温、静载情况下：
(1)塑性材料，取ns=1.5~2.5； (2) 脆性材料，由于材料均匀性较差，且易突然破坏， 有更大的危险性，所以取nb=2.0~3.5。 (3)工程中对不同的构件选取安全系数，可查阅有关设 计手册。
2.1 轴向拉伸与压缩
2.轴力与轴力图 （1）轴力：作用线与杆的轴线重合，通过截面的形心并垂 直于杆的横截面的内力，称为轴力，常用符号FN表示。
2.1 轴向拉伸与压缩
（2）轴力符号规定 当轴力的方向与截面外法线n、n′的方向一致时,杆件受
拉，规定轴力为正；反之杆件受压，轴力为负，通常未知轴力 均按正向假设。轴力的单位为牛顿（N）或千牛（kN）。
强度计算一般可按以下的步骤进行：
（1）外力分析：分析构件所受全部的外力，明确构件的受 力特点，求解所受的外力大小，作为分析计算的依据。
（2）内力计算：用截面法求解构件横截面上的内力，并 用平衡条件确定内力的大小和方向。
（3）强度Байду номын сангаас算：利用强度条件，进行强度校核，设计横 截面尺寸，或确定许可载荷。
2.2 剪切和挤压
式中：[τ] —材料的许用切A应力(MPa)；
A —剪切面的面积（mm2）
2.2 剪切和挤压
2.挤压强度条件
为保证构件不产生局部挤压塑性变形，要求工作挤压 应力不超过许用挤压应力的条件，即挤压强度条件为
bs
Fbs Abs
[ bs ]
式中：[σbs]─材料的许用挤压应力 必须注意：如果两个接触构件的材料不同，应按抵抗
汽车构件承载能力分析
F FN N FN
FN
拉力为正 压力为负
汽车工程学院
3、轴力图： 例题 试画出图示杆件的
A
1BBiblioteka 2C3D轴力图。已知
F1=10kN F2=20kN；
F1
1F2
2 F3 3 F4 F3=35kN F4=25kN；
解：1、计算杆件
F1
FN1
各段的轴力。
AB段
汽车机械基础
汽车工程学院
A
1B
2C 3 D
低碳钢 曲线分析：
汽车工程学院
汽车机械基础
汽车工程学院
【相关知识】 一、轴向拉伸与压缩的概念
F
F
拉伸
F
F
F
F
压缩 发生轴向拉伸与压缩的杆件一般简称为拉(压)杆。
汽车机械基础
汽车工程学院
受力特点：外力(或外力的合力)沿杆件的轴 线作用，且作用线与轴线重合。
变形特点：
杆沿轴线方向伸
长(或缩短)，沿
汽车工程学院
汽车构件承载能力分析
构件承载能力是指构件在外载荷作用下能 够满足强度、刚度、稳定性要求的能力。
强 度：即抵抗破坏的能力 刚 度：即抵抗变形的能力 稳定性：即保持原有平衡
状态的能力
汽车机械基础
汽车工程学院
安全与经济的矛盾：
设计出的结构 要有足够的承 载能力 用材越少越好
安全
一对矛盾 经济
汽车机械基础
汽车工程学院
2.拉(压)杆横截面上的正应力
试验:
F
F
结论： 1．各横线代表的横截面在变形后仍为
平面，仍垂直于杆轴，只是沿轴向作相对 的移动。2．各纵线代表的杆件的纵向纤 维都伸长了相同的长度。
- 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、"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、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)。
第二节 轴向拉伸与压缩
本章主要内容
轴向拉伸与压缩的概念 拉(压)杆的轴力和轴力图 拉(压)杆横截面的应力和变形计算 材料拉伸和压缩时的力学性能 拉(压)杆的强度计算
第三章
引子
工程实例:受拉(压)结构及其失效分 析
曲柄连杆机构
连杆 ω
P
第三章
一.轴向拉伸与压缩的概念及特点
第三章
轴力图
轴力图的画法：
用平行于杆件轴线的坐标表示杆件截面位置， 用垂直于杆件轴线的另一坐标表示轴力数值大小， 正轴力画在坐标轴正向，反之画在负向。
P A P 简图 x
N
P + 作法
第三章
[例1]
图示杆的A、B、C、D点分别作用着大小为5P、8P
、4P、 P 的力，方向如图，试画出杆的轴力图。 O A PA N1 A PA B PB B PB C PC C PC
D
PD D PD
解： 求OA段内力N1：设置截面如图
X 0
N1 PA P B P C P D 0
N1 5P 8P 4P P 0
N1 2P
第三章
O
A
B PB B PB N3
C PC C PC C PC N4
D PD D PD D PD D PD
PA 同理，求得AB、BC、N2 CD段内力分别为：
杆件拉伸变形后，表面的各横向线分别 向外平移了一定距离，但仍保持为直线，且 仍垂直于轴线。
•平面截面假设
变形前是平面的横截面，变形后仍为平面， 变形时横截面只是沿轴线产生相对平移。
第三章
拉(压)杆横截面上的应力
根据杆件变形的平面假设和材料均匀连续性假 设可推断：轴力在横截面上的分布是均匀的，且方 向垂直于横截面。所以，横截面的正应力σ计算公 m n 式为：
第三章
3. 轴力的正负规定:
N N N
N 与外法线同向,为正轴力(拉力) N与外法线反向,为负轴力(压力)
N
N>0 N<0
4.轴力图—— N (x) 的图象表示。
意 义 ①反映出轴力与截面位置变化关系，较直观； ②确定出最大轴力的数值 及其所在横截面的位置， 即确定危险截面位置，为 x
强度计算提供依据。
第三章
1-1截面应力：
F F /3 1 N1 A1 2b1 7 103 194Mpa 3 2 4 1.5
1 b1 F/3
2
b2 F/3
3 b3 F/3 F
1
2
FN1/2 F/3 FN3/2
3
2-2截面应力：
FN 2 2 F / 3 2 A2 2b2 2 7 10 311Mpa 3 2 5 1.5
FN MPa σ= A
F
F
m
n
FN 表示横截面轴力（N） A 表示横截面面积（mm2）
F
FN
第三章
一中段开槽的直杆如图，受轴向力F作用；已知：F=20kN， h=25mm，h0=10mm，b=20mm；试求杆内的最大正应力
解：
1、求轴力FN; FN=-F=-20kN=-20x103N
2、求横截面面积： A1=bh=20x25=500mm2 A2=b(h-h0)=20x(25-10) =300mm2 3、求应力 1-1，2-2截面轴力相同， 最大应力在面积小的2-2截面上 FN -20X103 σ= A = 300 =-66.7MPa （为压应力）
1.问题提出： P
P P P
1. 内力分布集度应力；
②材料承受荷载的能力。
复习:
应力的定义：由外力引起的内力集度。
第三章
2、拉压杆横截面上的应力
•拉伸实验
a c
FP
b d c´ d´
FP 变形前
a´ b´
FP
FP 变形后
第三章
拉伸实验
•拉伸实验现象
在截开面上相应的内力（力或力偶）代替。
③ 平衡：对留下的部分建立平衡方程，根据其上的已知外力来 计算杆在截开面上的未知内力（此时截开面上的内力 对所留部分而言是外力）。
第三章
例如： 截面法求N 。
P A A P P
截开：
P
简图
代替： 平衡：
P A
N
X 0
PN 0
PN
2.
轴力——轴向拉压杆的内力，用N 表示。
N2= –3P N3= 5P N4= P
轴力图如右图 N
5P
2P +
+
– 3P
P
x
第三章
轴力图
轴力图的特点：突变值 = 集中载荷 轴力(图)的简便求法： 自左向右: 遇到向左的P ，轴力N 增量为正；
例: 5kN N 5kN
遇到向右的P ，轴力N 增量为负。 8kN 3kN
+
8kN –
x 3kN
第三章
1 2) 截面法求得各 段轴力为：
2
3
F2
A
1
F1 B
FN1 2
F3
C 3 D FR
FN1=F2=8KN FN2=F2 - F1 = -12KN FN3=F2 + F3 - F1 = -2KN
3) 轴力图如图:
F2
F2
F2 FN A
F1
F1
FN2
F3 FN3 x
B
C
D
第三章
三. 截面上的应力及强度条件
第三章
例2-4）
汽车上铆接件接 头 ， 已 知 Ｆ =7 Ｋ Ｎ， =1.5 ｍ ｍ ， b1=4 ｍ ｍ ,b2=5 ｍ ｍ ,b3=6 ｍ ｍ , 计 算板内最大拉应 力。
F F 2 b1 F/3 1 b2 F/3 3 b3 F/3
1
F
2
3
解：取其中一个铆接件为研究对象，由受力图可知：以各铆 钉孔中心为分界点，各段的内力有所不同，分别取截面1-1、 2-2、3-3，各段内力为：FN1=F/3、 FN2=2F/3、 ＦN3=Ｆ 铆钉孔中心所在截面是最大应力出现的截面分别计算如下：
第三章
例2： 已知F1=20KN，F2=8KN，F3=10KN，试用截面法求图
示杆件指定截面1－1、2－2、3－3的轴力,并画出轴力图。 1 F2 A 1 F1 B 2 2 F3 3
C
3
D
FR
解:1)外力FR，F1，F2， F3将杆件分为AB、BC和CD 段，取每段左边为研究对象.求得各段轴力为：
受力特点：
外力(或外力的合力)沿 杆件的轴线作用，且作 用线与轴线重合。
F
F
变形特点：
杆沿轴线方向伸长 (或缩短)，沿横向缩 短(或伸长)。
F
F
定义:
发生轴向拉伸与压缩的杆件一般简称为拉(压)杆。
第三章
二、截面法 · 轴力
内力的计算是分析构件强度、刚度、稳定性等问题的 基础。求内力的一般方法是截面法。 1. 截面法的基本步骤： ① 截开：假想地用截面将杆件一分为二。 ② 代替：任取一部分，其弃去部分对留下部分的作用，用作用