零部件的力学性能分析
玻璃纤维增强塑料力学性能分析与应用
玻璃纤维增强塑料力学性能分析与应用玻璃纤维增强塑料（GFRP）是一种具有优异力学性能的复合材料，由玻璃纤维和塑料基体组成。
它的广泛应用领域包括航空航天、汽车制造、建筑结构等。
本文将从材料的力学性能、制备工艺和应用等方面进行分析和探讨。
首先，我们来看一下GFRP的力学性能。
由于玻璃纤维的高强度和刚度，以及塑料基体的韧性和耐腐蚀性，GFRP具有优异的综合力学性能。
在拉伸强度方面，GFRP的强度可以达到几百MPa，远远高于普通塑料。
而在弯曲强度方面，GFRP的表现也非常出色，能够承受较大的弯曲应力而不断裂。
此外，GFRP还具有较好的疲劳性能和抗冲击性能，这使得它在复杂工况下的应用更加可靠。
其次，制备工艺对GFRP的力学性能有着重要影响。
常见的制备工艺包括手工层叠、预浸法和注塑成型等。
手工层叠是最传统的制备方法，但由于工艺复杂、生产效率低和产品质量难以保证等问题，逐渐被其他工艺所替代。
预浸法是一种将玻璃纤维预先浸渍于树脂中，然后通过热固化得到成品的方法。
这种工艺可以提高产品的质量和生产效率，但成本相对较高。
注塑成型是一种将玻璃纤维和树脂混合后注入模具中成型的方法，可以实现大规模、高效率的生产。
不同的制备工艺会对GFRP的力学性能产生不同的影响，因此在实际应用中需要根据具体情况选择适合的工艺。
最后，我们来看一下GFRP在实际应用中的情况。
由于其优异的力学性能和轻质化特点，GFRP在航空航天领域得到了广泛应用。
例如，飞机的机身和翼面板等结构部件常采用GFRP材料制造，可以降低飞机的重量，提高燃油效率。
在汽车制造领域，GFRP也被用于制造车身和零部件，可以提高汽车的安全性和燃油经济性。
此外，GFRP还可以用于建筑结构的加固和修复，提高结构的抗震性能和耐久性。
综上所述，玻璃纤维增强塑料具有优异的力学性能，广泛应用于航空航天、汽车制造和建筑结构等领域。
在实际应用中，需要根据具体要求选择合适的制备工艺，以确保产品的质量和性能。
汽车轻量化材料力学性能实验报告
汽车轻量化材料力学性能实验报告一、实验背景随着环保和节能要求的不断提高，汽车轻量化已成为汽车工业发展的重要趋势。
轻量化材料的应用可以显著降低汽车的重量，从而提高燃油经济性、减少尾气排放，并提升车辆的性能。
在众多轻量化材料中，铝合金、高强度钢、镁合金和复合材料等因其优异的力学性能而受到广泛关注。
为了深入了解这些材料的力学性能，为汽车设计和制造提供可靠的数据支持，特进行本次实验。
二、实验目的本次实验的主要目的是对几种常见的汽车轻量化材料（铝合金、高强度钢、镁合金和复合材料）进行力学性能测试，包括拉伸试验、压缩试验和弯曲试验，获取材料的强度、刚度、韧性等力学性能参数，并对实验结果进行分析和比较，为汽车轻量化设计和选材提供依据。
三、实验材料与设备（一）实验材料1、铝合金：选用 6061-T6 铝合金板材，厚度为 3mm。
2、高强度钢：选用 Q345 高强度钢板材，厚度为 2mm。
3、镁合金：选用 AZ31B 镁合金板材，厚度为 25mm。
4、复合材料：选用碳纤维增强环氧树脂复合材料板材，厚度为2mm。
（二）实验设备1、万能材料试验机：型号为 WDW-100，最大试验力为 100kN，精度为 1%。
2、引伸计：精度为 05%，用于测量材料的变形。
3、游标卡尺：精度为 002mm，用于测量试样的尺寸。
四、实验过程（一）拉伸试验1、试样制备根据国家标准 GB/T 2281-2010《金属材料拉伸试验第 1 部分：室温试验方法》，分别从铝合金、高强度钢、镁合金和复合材料板材上加工拉伸试样。
试样的形状为矩形截面试样，标距长度为 50mm，原始横截面积通过测量试样的宽度和厚度计算得出。
2、试验步骤（1）将拉伸试样安装在万能材料试验机的夹头上，确保试样的轴线与试验机的加载轴线重合。
（2）设置试验机的加载速度为 2mm/min，启动试验机进行加载，直至试样断裂。
（3）在试验过程中，通过引伸计实时测量试样的变形，并记录试验力位移曲线。
材料力学性能测试及其结果解读
材料力学性能测试及其结果解读材料力学性能测试是一种用来评估材料力学特性的有效方法。
通过测试不同材料的强度、硬度、韧性、延展性等性能参数，可以了解材料的力学性能，为材料的选用和设计提供重要依据。
本文将介绍材料力学性能测试的基本原理和常用方法，并对测试结果进行解读。
一、材料力学性能测试的基本原理材料力学性能测试主要依靠实验方法来获取材料的物理性质和力学性能。
其基本原理是通过施加一定的外力或载荷到材料上，测量材料在这种外力或载荷作用下的响应，以确定材料的力学特性。
常见的材料力学性能参数包括强度、硬度、韧性和延展性等。
强度是指材料在外力作用下所能承受的最大应力值，常用参数有抗拉强度、屈服强度和抗压强度等。
硬度是指材料抵抗外界物体穿透、切割、碾压的能力，常用参数有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度等。
韧性是指材料能够吸收外力并进行塑性变形的能力，常用参数有断裂韧性和冲击韧性等。
延展性是指材料在外力作用下能够产生永久塑性变形的能力，常用参数有伸长率和断面收缩率等。
二、常用的材料力学性能测试方法1. 拉伸测试：拉伸测试是评估材料抗拉强度和延展性能的常用方法。
该方法将材料制成规定形状的试样，在拉伸机上施加外力，测量试样在拉伸过程中的应力和应变，进而得到材料的力学性能参数。
2. 压缩测试：压缩测试用于评估材料的抗压强度和韧性。
该方法将材料制成规定形状的试样，在压力机上施加外力，测量试样在压缩过程中的应力和应变，从而确定材料的力学性能。
3. 硬度测试：硬度测试是评估材料抵抗外界物体穿透、切割、碾压的能力的常用方法。
常见的硬度测试方法有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度等，利用不同的硬度计测量试样在受载后的硬度值，以评估材料的硬度特性。
三、对材料力学性能测试结果的解读1. 强度解读：强度是评估材料在外力作用下的抵抗能力，通常以抗拉强度和屈服强度为指标。
抗拉强度是材料在拉伸过程中能够承受的最大应力值，屈服强度是材料开始产生塑性变形的临界点。
汽车零部件检测报告
引言概述汽车零部件的质量直接关系到整车的安全性和性能。
为了确保汽车零部件的质量符合标准要求，必须进行严格的检测和测试。
本文旨在对汽车零部件的检测报告进行详细的阐述，以便提供给相关领域的专家和研究者参考。
正文内容1.材料测试1.1材料成分分析通过元素分析和化学成分检测，检测相应零部件中金属或非金属元素的含量和比例，以确定材料的组成和质量。
1.2材料力学性能测试对零部件材料进行拉伸、压缩、弯曲等力学性能测试，以评估其强度、硬度、韧性等力学性能指标。
1.3表面质量检测利用显微镜、扫描电子显微镜等仪器对零部件表面进行观察和分析，检测表面质量的平整度、光洁度、裂纹和缺陷等情况。
2.尺寸测量2.1三坐标测量采用三坐标测量仪对零部件的尺寸进行精确测量，以确定其几何形状和尺寸是否符合设计要求。
2.2光学测量利用光学仪器如投影仪、激光扫描仪等对零部件进行形状和尺寸的测量，以验证其外形和尺寸的精确性。
2.3表面粗糙度测量通过表面粗糙度测量仪对零部件的表面粗糙度进行评估，以判断其表面质量和加工工艺的优劣。
3.性能测试3.1疲劳寿命测试对零部件进行循环加载、振动等测试，以评估其在使用寿命内的耐久性和疲劳性能。
3.2环境适应性测试模拟不同环境条件下的气候、温湿度等，对零部件进行测试，以评估其在不同环境下的性能和适应性。
3.3渗透性测试通过渗透测试，检测零部件内部是否存在气体、液体或杂质，以确定其无泄露问题。
4.安全性测试4.1碰撞测试模拟车辆发生碰撞的情况，对零部件进行强度和安全性测试，以评估其在碰撞时的承载能力和保护能力。
4.2燃烧性能测试对零部件进行燃烧测试，以评估其在火灾等极端情况下的燃烧性能和阻燃性能。
4.3声响测试通过声学测试对零部件进行评估，以判断其在使用过程中是否会产生噪音和共振问题。
5.可靠性测试5.1可靠性试验对零部件进行长时间的使用试验，以评估其在实际使用条件下的可靠性和稳定性。
5.2寿命试验通过模拟零部件的使用寿命，对其进行加速老化和寿命试验，以评估其在实际使用寿命内的可靠性。
机械工程中塑料材料力学性能测试及分析
机械工程中塑料材料力学性能测试及分析塑料材料广泛应用于机械工程领域，例如汽车零部件、家电产品等。
塑料的力学性能对于产品的质量和可靠性至关重要。
因此，进行塑料材料力学性能测试及分析具有重要意义。
一、拉伸强度测试拉伸强度是衡量塑料材料抗拉断能力的指标之一。
拉伸强度测试通常使用万能试验机进行。
首先，将塑料样品制备成标准尺寸，然后将样品夹于两个牵引夹具之间。
通过施加拉力，逐渐增加载荷直到材料断裂。
测试过程中，记录下拉力和拉伸位移的变化，从而得到应力-应变曲线。
根据应力-应变曲线，可以计算出材料的拉伸强度和断裂伸长率等指标。
二、冲击韧性测试塑料材料的冲击韧性是衡量其抵抗冲击破坏能力的指标。
常见的冲击韧性测试方法有夏比冲击强度测试和缝合剪切冲击强度测试。
夏比冲击强度测试使用夏比冲击强度试验机进行，将样品定位在夹具中央，在弗拉尔奇试样上以标准速率施加冲击载荷，通过测量样品破裂后的能量吸收来评估材料的冲击韧性。
缝合剪切冲击强度测试则是采用剪切冲击试验机进行，通过测量材料在不同温度下的缝合剪切冲击强度，评估材料的冲击性能。
三、硬度测试硬度是一种衡量材料硬度和抗刮伤能力的物理性能参数。
常见的塑料材料硬度测试方法有巴氏硬度测试和仪表硬度测试。
巴氏硬度测试是通过将巴氏针尖压入材料表面，根据巴氏硬度计示数来评估材料的硬度。
仪表硬度测试则采用仪表硬度计进行，常用的仪表硬度测试方法有布氏硬度、维氏硬度和洛氏硬度等。
四、刚度测试刚度是指材料对应力的抵抗能力，对塑料材料而言，刚度直接影响材料的承载能力、变形行为等。
常见的刚度测试方法有弯曲刚度测试和剪切刚度测试。
弯曲刚度测试通过施加弯曲载荷，测量材料在不同弯曲跨度下的挠度来评估材料的刚度。
剪切刚度测试则是通过测量材料在剪切荷载作用下的变形量和应力来评估材料的刚度。
综上所述，机械工程中塑料材料的力学性能测试及分析对于评估材料的质量和可靠性具有重要意义。
通过拉伸强度测试、冲击韧性测试、硬度测试和刚度测试等方法，可以全面了解塑料材料的力学性能，为机械工程应用提供科学依据。
煤矿掘锚一体机组的设计与力学特性分析
煤矿掘锚一体机组的设计与力学特性分析煤矿掘锚一体机组是掘进新开采面的主要设备，也是煤矿钻探工作的基本要素，其设计和性能直接影响着钻采工作的顺利完成。
为了改善掘锚一体机组设计和性能，提高工作效率，本文以一种新研发的煤矿掘锚一体机组为例，进行设计和力学性能分析，为将来的开发和应用提供参考。
一、掘锚一体机组构造特点煤矿掘锚一体机组有4部分组成，分别为主机、锚机、挖沟机、拆沟机，其中主机为一体机组的柱式构架，由支架、架杆、活动和固定轴承组成，特点是构架的强度大、自重轻、抗倾覆较强。
锚机安装在主机的底部，由弹簧杆、滑轮、挡板等零部件组成，具有良好的工作效率和安全可靠性。
挖沟机安装在锚机上，由挖沟机底座和挖沟器组成，可以有效地完成挖沟工作，并能准确控制挖沟深度，操作稳定性好。
拆沟机安装在挖沟机上，由拆沟机头和手柄组成，能迅速完成拆沟工作，具有良好的灵敏性能。
二、煤矿掘锚一体机组的设计煤矿掘锚机一体机组的设计应考虑到机组的静态特性和动态特性，保证机组有足够高的实用性和可靠性。
首先，根据煤矿新开采面的工作组合，设计出合适的机组结构形式，确定主机的结构尺寸，使之符合机组自身重量和负载要求。
其次，按照机组性能及使用要求，确定各个零部件及其尺寸和重量，特别是弹簧杆、滑轮、挡板等组件的尺寸和质量，以确保机组的滑动性能比较稳定，工作可靠性高。
最后，根据机组的结构形式、尺寸和重量等信息，使用计算机辅助设计系统(CAE)对机组进行静力学分析，以确保机组结构各部分不会产生裂纹、变形和破坏等现象。
三、煤矿掘锚一体机组力学特性分析煤矿掘锚一体机组的力学特性分析主要包括掘锚机组的动态分析、结构强度分析、稳定性分析和性能分析等内容。
其中，掘锚机组的动态分析主要包括转动惯量和转动刚度，这两项性能是掘锚一体机组有良好工作效率和安全可靠性的关键因素。
在结构强度分析方面，应对机组的各个零件进行强度试验，以确定部件本身的强度是否符合要求，并考虑掘锚机组的承载力，避免在使用过程中发生变形和损坏现象。
轮胎动态力学性能分析与优化
轮胎动态力学性能分析与优化近年来，随着汽车行业的不断发展，轮胎作为汽车的重要零部件之一，也得到了广泛的关注与研究。
而轮胎的动态力学性能则是衡量轮胎质量优劣的重要指标之一。
本文旨在探究轮胎动态力学性能的分析方法和优化途径。
一、轮胎动态力学性能分析方法1. 实验法实验法是评价轮胎动态力学性能的常用方法，在实验中可以对轮胎的滑移、溢出、横向力、滚转阻力等性能进行测试。
常用的实验设备有滚筒试验机、角动量试验机、会车试验机等。
滚筒试验机是一种用于测试轮胎滚动阻力和抗侧滑性能的设备，可以模拟不同的道路情况，比如湿滑、干滑、铺设不同路面材料的路面情况。
角动量试验机则是一种用于测试轮胎抗旋性能的设备，主要测试轮胎急弯时的旋转惯量和动态响应特性。
会车试验机则是一种用于测试轮胎湿滑道路行驶性能的设备，可以模拟不同的湿度和道路情况。
2. 数值模拟法数值模拟法则是一种利用计算机仿真的方法，对轮胎动态力学性能进行分析。
数值模拟法可以采用有限元法、多体系统动力学法等，将轮胎的力学性质抽象为数学模型，再进行仿真模拟。
在仿真中，可以调整轮胎材料、结构、路面情况等参数，对轮胎的动态力学性能进行优化。
二、轮胎动态力学性能的优化途径1.材料优化轮胎的材料包括胶料、钢丝和纤维等，材料的优化可以提高轮胎的强度、耐磨性、抗老化性能等。
例如，采用新型材料如硅橡胶、低能损耗材料等可以提高轮胎的抗磨损性能。
2. 结构优化轮胎结构的优化可以提高轮胎的承载能力和耐久性。
例如，采用更高强度的胎面和侧壁结构、增加胎纹深度、优化轮胎胎面和侧壁的纹路形状等可以提高轮胎的抗滑性能和耐久性。
3. 设计优化轮胎设计的优化可以提高轮胎的性能和降低轮胎的制造成本。
例如，通过改变轮胎尺寸来减少轮胎胎肩的应力集中，提高轮胎抗侧滑性能；通过优化轮胎胎面和侧壁的纹路设计，来提高轮胎的抗滑性能和降低轮胎噪音等。
4. 模拟优化数值模拟法可以用于轮胎动态力学性能的优化，通过对轮胎结构和材料参数进行仿真模拟，可以评估轮胎的性能指标并寻找最佳设计方案，从而提高轮胎的动态力学性能和降低轮胎制造成本。
低碳钢和铸铁力学性能分析
低碳钢和铸铁力学性能分析题目：低碳钢和铸铁的力学性能分析学院：机械工程学院学号：xxxxxxxxxxx 姓名：专业班级：xxx 指导老师：xxx 日期：2019年4月低碳钢和铸铁的力学性能分析作者：xxx作者单位：255000 山东理工大学摘要：材料的力学性能是指在外力作用下所表现出的抵抗能力。
由于载荷形式的不同，材料可表现出不同的力学性能，如强度、硬度、塑形、韧度、疲劳强度等。
材料的力学性能是零件设计、材料选择及工艺评定的主要依据。
本文主要讨论低碳钢和铸铁的力学性能在拉伸和压缩情况下的影响。
关键词：低碳钢、铸铁、拉伸、压缩（一）材料微观组成分析材料的微观结构几乎决定了外在性能，所以要了解研究材料的性能必须深入研究材料的组成成分。
而研究材料的组成成分需要从下面这张铁碳合金相图说起。
这张图记录了奥氏体在在不同温度下的恒温转变时组成成份和物质状态的变化。
低碳钢是指碳含量低于0.3%的碳素钢;铸铁是指碳含量在2.11%-6.69%的金属，其中用于拉伸和压缩试验的铸铁为灰口铸铁，成分一般范围为Wc=2.5%-4.0% Wsi=1.0%-2.2% Wmn=0.5%-1.3%Ws≤0.15% Wp≤0.3%。
低碳钢经过奥氏体转变的基体是铁素体和珠光体，灰口铸铁的基体是珠光体二次渗碳体和莱氏体。
铁素体和工业纯铁相似，塑形韧性较好，强度硬度较低。
渗碳体是一种复杂的间隙化合物，硬度很高，但塑性和韧性几乎为零，是钢中的主要强化相。
珠光体是铁素体和渗碳体的机械混合物，常见的形态是两者呈片层相间分布，片层越细强度越高。
铸铁中的莱氏体是由珠光体和渗碳体组成的机械混合物，其中渗碳体较多，脆性大，硬度高，塑形很差。
12（二）拉伸试验12A :奥氏体 F:铁素体 P:珠光体 Fe3C:渗碳体 Ld：莱氏体δ：固相区 L:液相区1低碳钢碳含量较低，请强度硬度低，塑形较好，拉伸实验结果3如图可分为四个阶段，即弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和局部变形阶段，对应应力大小分别为ζe、ζs、ζp,材料的变形程度逐渐变大。
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FQ F
FQ A
58
在剪切面上，假设切 应力均匀分布，即
剪切变形的特点: 大小相等，方向相反，但不作用在一条直线上，相 距极近；在此力作用下，发生错动。 挤压就是在外力作用下，两个零件在接触表面上相互压紧的现象
59
4.6 扭转
扭转变形是杆件一种基本变形，以扭转为 主要变形的构件称为轴。
BC段
F
0 FN 2 F2 F1
25
F4
CD段
FN 2 F1 F2 10 20 10kN Fx 0
FN 3 F4 25kN
10
x
2、绘制轴力图。
40
目录
4.4.4 轴向拉(压)时横截面上的应力
1.杆件应力的概念 同一种材料制成的两根粗细不同的杆件， 在大小相同的拉力作用下，细的杆件比粗的杆 件容易被拉断。杆件在外力作用下能否破坏， 不仅和杆件截面上的内力有关，还和杆件的粗 细——截面面积的大小有关。
FN [ ] A
剪切强度条件：
Q [ ] A
利用强度条件，可以解决以下三类强度问题：
•校核强度：已知外力， ，A，判断是否能安全工作？
max
F ？ A
•截面设计：已知外力，
，确定杆件的截面尺寸
•确定承载能力：已知A，
，确定
Fmax A
51
例6
压力机在物体C上 所施加的最大压力为 150kN，已知立柱A和 螺杆B所用材料的许 用应力[σ]= 160 MPa，螺杆B的螺纹小 径d1=40 mm。试校核 螺杆B的强度，并设 计立柱A的直径。
52
解:
1. 校核螺杆的强度 F1=150 KN =150×103N
7
2. 机械零件的工作能力
工作能力(working capability): 机械零件不发生失效的安全工作限度 影响机械零件工作能力的主要因素 (factors): 载荷:工作能力又称为承载能力。 主要考虑两个方面——机械零件的强 度和机械零件的刚度。
8
3.机械零件的强度(strength)
61
扭转
• 受力特点：在杆件两端垂直于杆轴线的平面内作用一
对大小相等，方向相反的外力偶T。 • 变形特点：各横截面形状大小未变，只是绕轴线发生 相对转动。这里，将两个横截面相对转动的角度称为扭 转角，用φ表示，其物理意义是用来衡量扭转程度的。
FN 2 20 103 2 2 6 A2 15 10 89 106 Pa 89MPa
56
目录
FN 2 45° B
F
x
4.5 剪切
作用在同—物体上的两个等值、反向、互相平行且距 离很近的力称剪力，构件受到剪力作用情况称为剪切。
57
两块钢板通过铆钉连接，在外力作用下，铆钉 在截面将发生相对错动，称为剪切面。
F1 F1 4F1 4 150 10 1 2 119 MPa [ ] 2 2 A1 d1 d 1 40 4
3
该螺杆满足强度要求。
53
2 截面设计: 两立柱A受拉，其总拉力F1=150kN， 单根立柱所受拉力为F2 = F1／2=75kN
F2 D F2 [ ]....则.... A2 A2 4 [ ]
42
正应力
FN A
式中：
FN
A
—横截面上的正应力
—横截面上的轴力 —横截面积
43
剪应力
式中：
Q A
Q
A
— 横截面上的剪应力
— 横截面上的剪力 — 横截面积
44
应力的单位
为 N / m ，又称帕(Pa)，在实际应用 中这个单位太小，因此常用兆帕 ( Mpa)或吉帕(GPa)。
l
6
41
一般情况下可以认为直杆受拉或压时的内 力在横截面上是均匀分布的。 单位面积上的内力称为应力 通常把总应力P分解为两个分量：一个是沿截 面法线方向(垂直于截面)的分量，称为正应力 或法向应力，以表示 ； 另一个是沿截面切线方向(或平行于截面)的分 量，称为剪应力或切向应力，以表示 。
车床主轴变形,工件圆柱面被加工成圆锥面,降 低工作精度。主轴轴承偏磨, 降低寿命。
15
刚度问题
16
刚 度 问 题
17
5. 设计机械零件必须满足的要求
有的机械零件以强度为主
有的机械零件以刚度为主
有的考虑耐磨性、稳定性、可靠性、温度等。
Hale Waihona Puke 184.2 杆件的基本变形
拉伸和压缩变形 剪切变形 扭转变形
2
D
4F2 [ ]
4 75 10 3 24.4mm 160
可取直径D=25mm
54
例6
A
图示结构，试求杆件AB、CB的应力。已 知 F=20kN；斜杆AB为直径20mm的圆截面杆， 水平杆CB为15×15的方截面杆。
1
45°
B F F
解：1、计算各杆件的轴力（设 斜杆为1杆，水平杆为2杆）用 截面法取节点B为研究对象
塑性变形：外载荷去掉后不能恢复的变形 强度：指机械零件在外载荷作用下抵抗断裂破坏 或过大塑性变形的能力。
9
强度问题
10
1999年1月4日，我国重庆市綦江县 彩虹桥发生垮塌，造成…
40人死亡；
14人受伤；
直接经济损失631万元。
11
12
人跑步时脚上的力量有多大？
脚上的力量
12500N
37
例2：计算杆件的内力并画轴力图。
F
1
2
F
A
a
1 B
3F
C
3
解： 由平衡方程： Fx 0 AB段
2
a
a
3
D
FA1 F 0 FA1 F
FA2 2F
F F F
FA
1 1
FA1
2 2
BC段 CD段
FA3 F
F F
FA2
3F
3 3
FA 3
F
x
F
2F
38
画图步骤
1 分析外力,判断对哪段分析方便 2 对每一段取截面 3 以截面右侧（左侧）部分为分析对象，建 立平衡方程。 4 确定轴力的大小和方向(符号) 5 做图
39
已知：F1=10kN；F2=20kN； F3=35kN；F4=25kN;
例题3
试画出图示杆件的轴力图。
A
1
B
2 C 2
3 D
F1 F1 F1
FN kN
1 F2
F3 3
F4
解：1、计算各段的轴力。 AB段
0 FN1 F1 10kN
x x
FN1 FN2
F
F2
FN3
10
6000N 4500N 3000N 3500N 假设人体重量为750N
13
4. 机械零件的刚度(rigidity)
弹性变形(elastic distortion)： 外载荷去掉后可以恢复的变形. 刚 度：指机械零件在外载荷作用下抵抗 过大弹性变形的能力。
14
外载荷去掉后能恢复变形,但变形过大超过了 限度，导致机械不能正常工作。
26
变形的基本形式
弯曲
(bending)
27
弯曲实例:火车车轮轴
28
变形的基本形式
组合受力
29
4.3 杆件的内力与截面法
1.内力的概念 外力：作用在杆件上的载荷和约束力。 内力 ：杆件在拉伸、压缩、剪切、扭转、弯曲 的外力作用下，杆件内部各质点间要发生相对位 置变化，从而引起质点之间的相互作用力，以抵 抗由于外力作用而发生的变形或断裂，这种力叫 做内力。
力作用而处于平衡，求任意截面I—I处的内力(轴力)。 解：列平衡方程：
X 0
P N1 0
N1 P
如果算出的为负值，说明实际的方向与事先假设的方 向相反。
36
4.4.3 拉压杆件的轴力图
为了表明轴力沿杆轴线变化的情况，用平行于 轴线的坐标表示横截面的位置，垂直于杆轴线 的坐标表示横截面上轴力的数值，以此表示轴 力与横截面位置关系的几何图形，称为轴力图。 （1）轴力图的位置应和杆件的位置相对应。轴 力的大小，按比例画在坐标上，并在图上标出 代表点数值。 （2）习惯上将正值（拉力）的轴力图画在坐标 的正向；负值（压力）的轴力图画在坐标的负 向。
⑶ 表面失效：磨损、腐蚀和接触疲劳等都会导致零件表面失效。
5
1. 主要失效形式(failure classes)
（4）破坏正常工作条件而引起的失效：
例如带传动发生打滑、齿轮传动噪声过大等。
带传动(tape handler)
6
1.主要失效形式(failure classes)
（5）松动(联接) （6）泄漏(容器、管道) （7）运动精度(达不到设计要求)
48
根据失效的准则，将屈服极限与强度极限通 称为极限应力， u 用表示。
为了保证构件在外力作用下，能安全可靠地工作， 一般把极限应力除以大于1的系数n，作为设计时 应力的最高限度，这个构件能够安全工作的最大应 力，称为许用应力 。
[ ]
u n
n称为安全因数
2. 强度条件
拉压强度条件：
2
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例4一阶梯形直杆受力如图（a）所示，已知横截面面积 为 ，试求各横截面上的应力。 解： （1）计算轴力，画轴力图 利用截面法可求得阶梯杆各 段的轴力为 ： F1=50kN，F2=-30kN， F3=10kN，F4=-20kN。 轴力图如图（b）所示。