理化生材料力學(xué)PPT課件

1、2.1 2.1 軸向拉伸與壓縮的概念和實(shí)例第1頁(yè)/共84頁(yè)第2頁(yè)/共84頁(yè)第3頁(yè)/共84頁(yè)拉、壓桿的特點(diǎn)：1) 外力：外力合力作用線與軸線重合2) 變形：沿軸線方向伸長(zhǎng)或縮短FFFF第4頁(yè)/共84頁(yè)2.2 2.2 軸向拉伸或壓縮時(shí)橫截面上的內(nèi)力和應(yīng)力1) 內(nèi)力、軸力圖軸力( FN )：與軸線重合的內(nèi)力。符號(hào)規(guī)則： 拉“”， 壓“”FFFNFFFNmmmmmmFN = F第5頁(yè)/共84頁(yè)2）軸力圖F1FN1F4FN3解：FN1=F1=2.5kN已知：F1=2.5kN，F(xiàn)2=2kN， F3=2kN， F4=1.5kN作軸力圖。F1F4F3ABF2F1F2FN2F2+FN2-F1=0FN2=F1-

2、F2 =0.5kN FN3=- F4 =-1.5kN2.50.51.5FN /kNx第6頁(yè)/共84頁(yè)已知：F1=2.5kN，F(xiàn)2=2kN， F3=2kN， F4=1.5kN作軸力圖。F1F4F3ACBF2解：FN1=F1=2.5kNFN2=F1- F2 =0.5kN FN3=- F4 =-1.5kN2.50.51.5FN/kNx第7頁(yè)/共84頁(yè)3) 應(yīng)力FF變形均勻應(yīng)力均勻A=FNAFN )()()(xAxFxN 第8頁(yè)/共84頁(yè)圣維南原理 力作用的不同分布方式，只影響力作用局部范圍的應(yīng)力分布；影響區(qū)的軸向范圍約離桿端約1個(gè)桿的橫向尺寸。 第9頁(yè)/共84頁(yè)2.3 2.3 直桿軸向拉伸或壓縮時(shí)斜

3、截面上的應(yīng)力 cosAA coscos AFAFp)2cos1(2coscos2 p 2sin2cossinsin p2/ 45 0maxmax FpFFFp第10頁(yè)/共84頁(yè)可解決三類(lèi)問(wèn)題：1) 強(qiáng)度校核：=FN/AFN/ 3) 許可載荷：FN 5%：塑性材料 13) 敏感程度：脆性材料敏感灰鑄鐵不敏感動(dòng)載荷任何材料都敏感塑性材料不敏感第54頁(yè)/共84頁(yè)應(yīng)力集中因數(shù) K第55頁(yè)/共84頁(yè)剛桿AB由兩根相同繩索CE和BD支承，載荷F作用于G點(diǎn)，若L/h=2/ ，求繩索BD中的拉力T。3FL/2L/4L/4hABCDEG作業(yè)：2.50第56頁(yè)/共84頁(yè)2.13 剪切和擠壓的實(shí)用計(jì)算一、剪切的實(shí)用

4、計(jì)算1) 受力特點(diǎn)：力大小相等、方向相反、作用線很近。2) 變形特點(diǎn)：截面左右發(fā)生相對(duì)錯(cuò)動(dòng)，被剪斷。剪切面：A，剪力：FS假設(shè)切應(yīng)力均勻分布FS /A強(qiáng)度條件： FS /AFFFFS第57頁(yè)/共84頁(yè)例1 電瓶車(chē)掛鉤由插銷(xiāo)連接，插銷(xiāo)的=30MPa，d=20mm，F(xiàn)=15kN。試校核插銷(xiāo)的剪切強(qiáng)度。FS=F/2A=d2/4=FS /A=23.9MPaFSFSFFFFF/2F/2第58頁(yè)/共84頁(yè)Ad tA= d2/4FS=Fl/D實(shí)例Fl=FSDFFFSFSFF第59頁(yè)/共84頁(yè)特點(diǎn)：接觸面相互壓緊擠壓力：F擠壓面積：Abs(圓柱體Absd t)擠壓應(yīng)力：bs=F/Abs強(qiáng)度條件：bs=F/Ab

5、sbs二、擠壓的實(shí)用計(jì)算FFFF第60頁(yè)/共84頁(yè)d = 20mm，t = 8mm，F(xiàn) = 15kN。若擠壓許用應(yīng)力為bs100MPa，試校核擠壓強(qiáng)度。例1：Abs1.5td bsF/ Abs = 62.5MPa bsFSFSFFFFF/2F/2第61頁(yè)/共84頁(yè)2FD=mF=m/(2D)剪切面：Ad2/4擠壓面： AbstdttFFFF第62頁(yè)/共84頁(yè)剪切面：Abl擠壓面： AbsabbllFF第63頁(yè)/共84頁(yè)224/4/dFdF dtFdtFbs44/ tdbF)2( tdbF)(2 tdbF)2(4/31 FFFFbtdtFFb12F/4F/4F/4F/4F/43F/4F第64頁(yè)/共

6、84頁(yè)已知：鋼索A=76.36mm2，a=0.4m，F(xiàn)=20kN，E=177GPa。求：C點(diǎn)鉛垂位移。 0AM3/03423223FFaFaFaFNNN mEAaFlN310367. 14 mlvvvDBC410892. 760sin22 mEAFavEAaFEAaFFvCNC42210892. 734322421 2aaa第65頁(yè)/共84頁(yè)例 桿AB和BC的EA相同，在節(jié)點(diǎn)B處承受集中載荷F，試求節(jié)點(diǎn)B的水平及鉛垂位移。FFFFN22 FN 1EAFal 1 EAFaEAaFl2222 )221(2211 EAFallBB 第66頁(yè)/共84頁(yè)00 YAFM已知：桿1、2的直徑d1=10mm，

7、d2=20mm；載荷F=10kN。求：兩桿的應(yīng)力。 12MPadFAFNN7 .634222222 MPadFAFNN1274211111 2120NNBFFM FFFFNN221 210NNFFFY 第67頁(yè)/共84頁(yè)作業(yè) 24DdFh1、已知：銷(xiāo)釘結(jié)構(gòu)尺寸如圖，、和bs已知，試求許可載荷F。2、習(xí)題2.50, 2.68第68頁(yè)/共84頁(yè)2) 若溫度上升T， E1A1E2A2EA 求：1，2？22221111 TlEAlFlTlEAlFlNN 112TETE 322321cos21sincos2 cos21sin 由此產(chǎn)生的應(yīng)力叫做溫度應(yīng)力l 1 =l2cos 221cos)()(TEAFT

8、EAFNN 2FN1cos +FN2=0hlhl 21 cos 第69頁(yè)/共84頁(yè)3) 2桿短，E1A1E2A2EA，求：1，2？hEhE 332321cos21cos2 cos21cos 由此產(chǎn)生的應(yīng)力叫做裝配應(yīng)力l 1 =(l2-)cos2FN1cos +FN2=022221111 cosAEhFlAEhFlNN 112第70頁(yè)/共84頁(yè)例：空心圓截面桿，外徑D20mm，內(nèi)徑d = 15mm，軸向載荷F20kN，s= 235MPa， ns= 1.5，試校核桿的強(qiáng)度。 解：橫截面正應(yīng)力 MPa145015. 0020. 0)1020(4422322 dDF MPa1565 . 1102356

9、 ssn 安全 第71頁(yè)/共84頁(yè)例：結(jié)構(gòu)及受力如圖所示，求A、B處的支座反力。1) 解除多余約束，用反力代替2) 求內(nèi)力：FN1FFR FN2FR3) 求變形： 2211EAbFlEAaFlNN 4) 變形協(xié)調(diào)：l1+l2=05) 解方程：(F+FR)a+FRb=0FR=-Fa/l FRA=F+FR=Fb/lFR12FlFFa/lFb/l第72頁(yè)/共84頁(yè)例 桿AB和BC的EA相同，在節(jié)點(diǎn)B處承受集中載荷F，試求節(jié)點(diǎn)B的水平及鉛垂位移。FFFFN22 FN 1EAFal 1 EAFaEAaFl2222 )221(2211 EAFallBB 第73頁(yè)/共84頁(yè)已知：A1=100cm2，1=7M

10、Pa，A2=6cm2，2=160MPa。求：FkNAFAFAFkNAFAFAFNN482241.403322222221111111 30cos30sin212NNNFFFFFFFFNN2321 kNF41.40 第74頁(yè)/共84頁(yè)例 桿1、2的彈模均為E，橫截面積均為A，梁BD為剛體，載荷 F，試確定桿內(nèi)力。 012 NNFFF22/110201 NNFFX0)(2)(022202201 EAlFFXEAlFEAlFNNNN0)22/(18/12 FlXll8/1222/ FX12822 F128282 FF0)(020 iiiNiNiiiiNiEAlFFXEAlF第75頁(yè)/共84頁(yè)2FN1

11、cos +FN2=F(1)已知1桿E1A1，2桿E2A2，在載荷F作用下，求FN1，F(xiàn)N2？22221111 cosAEhFlAEhFlNN 22311222223112111cos2 cos2cosAEAEAFEFAEAEAFEFNN *軸力與桿的剛度有關(guān)，能者多勞。1cos2 1cos2cos32321 FFFFNN例：l 1 =l2cos*若E1A1E2A2，則：h 112FFFN1FN1FN2第76頁(yè)/共84頁(yè)3) 2桿短，EA，求：FN1，F(xiàn)N2？2FN1cos +F=0112FFFN2 =FEAhFEAhFF22coscos222122 hEAFFN 332cos21cos2 hE

12、AFN 321cos21cos 第77頁(yè)/共84頁(yè)材質(zhì)情況1) 是否均勻， 均勻：n取的小，不均勻：n取的大 2) 有無(wú)缺陷， 無(wú)缺陷：n取的小，有缺陷：n取的大3) 是脆性材料還是塑性材料 塑性：ns取的小，脆性：nb取的大第78頁(yè)/共84頁(yè)載荷情況1) 載荷估計(jì)的正確性 載荷很準(zhǔn)確：n取的小 載荷很難準(zhǔn)確估計(jì)：n取的大2) 靜載荷還是動(dòng)載荷 靜載荷：n取的略小 動(dòng)載荷：n取的略大第79頁(yè)/共84頁(yè)計(jì)算精度計(jì)算模型簡(jiǎn)化是否合理計(jì)算方法精度如何上述兩項(xiàng)都影響計(jì)算精度計(jì)算精度高則n可以取小，否則取大第80頁(yè)/共84頁(yè)零件工作情況1) 零件的重要程度2) 服役期限3) 損壞的后果4) 更換是否容易5) 工作條件是否有腐蝕第81頁(yè)/共84頁(yè)對(duì)自重的要求對(duì)減輕自重要求高的n取的小一點(diǎn)對(duì)減輕自重要求不高的n取的大一點(diǎn)第82頁(yè)/共84頁(yè)已知：=6