受拉(壓)構(gòu)件的強度計算與受剪切構(gòu)件的實用計算

1、3 受拉（壓）構(gòu)件的強度計算 與剪切構(gòu)件的實用計算 工程實例 問題：受拉壓直桿橫截面上的應(yīng)力應(yīng)問題：受拉壓直桿橫截面上的應(yīng)力應(yīng) 該控制到多大合適？該控制到多大合適？ 受拉直桿的強度條件 工作應(yīng)力工作應(yīng)力 A S 橫截面上的應(yīng)力橫截面上的應(yīng)力：簡單拉伸： A P 工作載荷 強度條件強度條件 max 即：工作應(yīng)力最大的截面處的應(yīng)力，必須小于等于 材料的許用應(yīng)力。 許用應(yīng)力 受拉直桿的強度條件 簡單拉伸（壓縮）簡單拉伸（壓縮）： A P max 一般拉伸（壓縮）一般拉伸（壓縮）： A S max 危險截面 上的軸力 危險截面的 截面面積 許用應(yīng)力 構(gòu)件失效構(gòu)件失效 由于材料的力學(xué)行為而使構(gòu)件喪失正常

2、工 作能力的現(xiàn)象。 強度失效強度失效 由于材料的屈服或斷裂而引起的失效。 強度失效 塑性屈服 脆性斷裂 極限應(yīng)力極限應(yīng)力構(gòu)件在工作時，產(chǎn)生過大的塑性變形或斷構(gòu)件在工作時，產(chǎn)生過大的塑性變形或斷 裂時的應(yīng)力稱為極限應(yīng)力，用裂時的應(yīng)力稱為極限應(yīng)力，用lim表示。表示。 塑性材料： lim= ReL (s ) or Rp0.2 (0.2) 脆性材料： lim= Rm (b) 許用應(yīng)力 n lim 安全系數(shù)： n1 塑性材料： s t s t n or n p0.2eLRR 脆性材料： b n 拉 拉 mR b m n R 壓 壓 許用應(yīng)力許用應(yīng)力：保證構(gòu)件安全可 靠工作所容許的最大應(yīng)力值。 安全系數(shù)

3、 安全系數(shù)的選取安全系數(shù)的選取 n1，偏小， lim，不安全； n 過大， 偏小，安全性足夠，材料未得到充 分利用，設(shè)備笨重，不經(jīng)濟。 選取安全系數(shù)的原因選取安全系數(shù)的原因： （1）構(gòu)件實際工作情況與設(shè)計計算 時所設(shè)想的條件不一致的補償，并且 不能確切估計這種差異所帶來的不安 全因素； 因此采用n來補償。 （2）給構(gòu)件必要的強度儲備。 1.5 2.0 2.0 5.0 s b n n 強度條件的應(yīng)用 v校核強度校核強度判斷構(gòu)件是否安全可靠。 v設(shè)計截面設(shè)計截面 確定構(gòu)件截面形狀和尺寸 。 v確定許可載荷確定許可載荷確定構(gòu)件所能承受的最大安全載荷。 A S max S A ASS max 例題分析

4、 例例3-1：某化工廠管道吊架如下圖所示。設(shè)管道重量對吊桿某化工廠管道吊架如下圖所示。設(shè)管道重量對吊桿 的作用力為的作用力為10kN；吊桿材料為；吊桿材料為Q235-A鋼，許用應(yīng)力鋼，許用應(yīng)力 125MPa；吊桿選用直徑為；吊桿選用直徑為8毫米的圓鋼，試校核其強度。毫米的圓鋼，試校核其強度。 解解：按強度條件 P A 2 2 100004 199 (0.008) 4 P MPa d 22 4100004 88.5 (0.012) P MPa d 強度不夠，選用12mm的圓鋼： 3-3拉（壓）桿連接部分的剪 切和擠壓強度計算 剪切變形 n工程中的連接零件 銷釘 鍵 剪切變形 焊縫 剪切變形 受力

5、特點：受力特點：作用在構(gòu)件兩個側(cè)面上的橫向外力的合力， 大小相等，方向相反，且作用線相距很近，并垂直于構(gòu) 件的軸線 。 變形特點：變形特點：兩外力作用線間截面發(fā)生相對錯動，由矩 形變?yōu)槠叫兴倪呅巍?剪切變形 雙剪切 剪力 剪力 n剪切面上的內(nèi)力剪力 Q Q P P Q = P 剪切面上的剪力：數(shù)值上 等于剪切面一側(cè)所有橫向 外力的代數(shù)和；方向與橫 截面平行。 剪應(yīng)力的實用計算 假設(shè)：假設(shè)：剪力剪力Q在橫截面上均勻分布。在橫截面上均勻分布。 A Q 剪應(yīng)力的實 用計算式 注意：注意： 不是剪切面上各點的實際應(yīng)力，而是平均應(yīng)力。 名義剪應(yīng)力名義剪應(yīng)力 剪切強度條件 A Q 的確定： 1）通過材料的

6、剪切試驗來確定； b b n 2）由材料拉伸時的許用應(yīng)力來估算。 脆性材料： = （0.81.0) 塑性材料： = （0.60.8) 擠壓的概念 Q Pjy 連接件接觸表面間相互壓緊，使表面局部受壓的現(xiàn)象， 稱為擠壓。 擠壓面 jy 擠壓應(yīng)力的實用計算 假設(shè)假設(shè)：擠壓力擠壓力Pjy在擠壓面上均勻分布。在擠壓面上均勻分布。 jy jy jy A P 擠壓應(yīng)力的 實用計算式 名義擠壓應(yīng)力名義擠壓應(yīng)力 擠壓面積 n1、擠壓面為平面 A=lh/2 n2、擠壓面為曲面 A=d 擠壓強度條件 jy jy jy jy A P jy 的確定：的確定： 1）通過材料的擠壓試驗來確定； 2）由材料拉伸時的許用應(yīng)力

7、來估算。 塑性材料：jy = （1.72.0) 脆性材料：jy = （2.02.5) 注意注意：當(dāng)相互擠壓的兩種材料不同時，許用擠壓應(yīng)力 應(yīng)按抗擠壓能力較弱的材料來確定。 例題分析 例例3-1：拉桿用拉桿用4個相同的鉚釘固定于格板上，鉚釘?shù)牟牧蟼€相同的鉚釘固定于格板上，鉚釘?shù)牟牧?與拉桿相同。已知與拉桿相同。已知P=80kN，b=80mm，t=10mm， d=16mm，s=3d，=160MPa，=100MPa， jy =300MPa。試校核鉚釘和拉桿的強度。試校核鉚釘和拉桿的強度。 例題分析 解解：1、校核鉚釘?shù)募羟袕姸?MPa d P A Q d A P Q 5 .99 10161416.

8、3 1080 4 , 4 62 3 2 2 2、校核鉚釘?shù)臄D壓強度 jy jy jy MPa dt P A P 125 1016104 1080 4 4 6 3 例題分析 3、校核拉桿的拉伸強度 P P/4P/4P/4P/4 危險截面 P 3P/4 2P/4 P/4 軸力圖 MPa dbt P 125 10)1680(10 1080 )( 6 3 例題分析 例例3-2：如圖所示沖床，如圖所示沖床，Pmax=400kN，沖頭，沖頭 =400MPa， 沖剪鋼板沖剪鋼板b =360MPa，設(shè)計沖頭的最小直徑值及鋼板厚度，設(shè)計沖頭的最小直徑值及鋼板厚度 最大值。最大值。 解：（1）按沖頭壓縮強度計算d： mm P d d P A P 7 .35 4 4 2 例題分析 （2