材料力學(xué)組合變形及連接部分的計算實用教案

1、21zzyyIyMIzM0000zzyyIyMIzMzyyMzM00yztg zyyzIIMMzyIItgtgzyII tgtg1F2F斜彎曲時，橫截面的中性軸是一條通過截面形心的斜直線。一般情況下，中性軸不與外力垂直2F1Fzxyax第1頁/共36頁第一頁，共37頁。cosFFysinFFz4LFMyz4LFMzyzzyyWMWMmax32 .692 cmWy3758.70cmWzMPa8 .217 0MPa6 .115max 一般生產(chǎn)車間所用的吊車大梁,兩端由鋼軌支撐,可以簡化為簡支梁,如圖示.圖中l(wèi)4m。大梁由32a熱軋普通工字鋼制成，許用應(yīng)力160MPa。起吊的重物重量F80kN，且作

2、用在梁的中點，作用線與y軸之間的夾角5，試校核吊車大梁的強度是否安全。F2L2L第2頁/共36頁第二頁，共37頁。 跨度為L的簡支梁，由32a工字鋼做成，其受力如圖所示，力F作用線通過截面(jimin)形心且于y軸夾角15，170MPa，試按正應(yīng)力校核此梁強度。xykN30Fm2m2B015yFz3cm692Wz3cm8 .70WycosFFysinFFz4LFMyz4LFMzyzzyyWMWMmaxMPa152 2000年哈工大第3頁/共36頁第三頁，共37頁。圖示矩形(jxng)截面梁，截面寬度b90mm，高度h180mm。梁在兩個互相垂直的平面內(nèi)分別受有水平力F1和鉛垂力F2 。若已知F

3、1800N， F21650N， L 1m，試求梁內(nèi)的最大彎曲正應(yīng)力并指出其作用點的位置。2F1FzxyLLLFMy21LFMz2zzyyWMWMmax2121626bhLFbhLFMPa979. 9maxMPa979. 9max第4頁/共36頁第四頁，共37頁。3 3 拉伸拉伸(l shn)(l shn)（壓縮）（壓縮）與彎曲與彎曲橫向(hn xin)力與軸向力共同作用qlABFFNFzzMAFNNZMIyMmaxZzNIyMAFminmax第5頁/共36頁第五頁，共37頁。 設(shè)圖示簡易吊車在當(dāng)小車運行到距離梁端D還有0.4m處時，吊車橫梁處于最不利位置。已知小車和重物的總重量F20kN，鋼材

4、的許用應(yīng)力160MPa，暫不考慮梁的自重。按強度條件(tiojin)選擇橫梁工字鋼的型號。AxFAyFBFBxFByFFkN7 .49kNm30B左截面(jimin)壓應(yīng)力最大zzNWMAFmax zzWM35 .187 cmWz查表并考慮(kol)軸力的影響：a203237cmWz25 .35 cmA MPa6 .140102371030105 .35107 .493623max 第6頁/共36頁第六頁，共37頁。 一橋墩如圖示。承受(chngshu)的荷載為：上部結(jié)構(gòu)傳遞給橋墩的壓力F01920kN，橋墩墩帽及墩身的自重F1330kN，基礎(chǔ)自重F21450kN，車輛經(jīng)梁部傳下的水平制動力F

5、T300kN。試?yán)L出基礎(chǔ)底部AB面上的正應(yīng)力分布圖。已知基礎(chǔ)底面積為bh8m3.6m的矩形。210FFFFNkN3700kN3700kNmFMT17408 . 5maxkNm1740ZzNIyMAFminmaxMPaMPa229. 0027. 0229. 0027. 0第7頁/共36頁第七頁，共37頁。 一受拉彎組合變形的圓截面鋼軸，若用第三強度(qingd)理論設(shè)計的直徑為d3，用第四強度(qingd)理論設(shè)計的直徑為d4，則d3 _ d4。 （填“”、“”或“”）因受拉彎組合(zh)變形的桿件，危險點上只有正應(yīng)力，而無切應(yīng)力，313r224213232221421r22343rr2000年

6、西安交通大學(xué)第8頁/共36頁第八頁，共37頁。 如圖示一矩形(jxng)截面折桿，已知F50kN，尺寸如圖所示，30。（1）求B點橫截面上的應(yīng)力（2）求B點30截面上的正應(yīng)力；（3）求B點的主應(yīng)力1、 2、 3、 。mm600mm400mm200mm200mm100FBcosFsinFsinFsin200FAFWMN6cos400sin2002bhFFbhFsinMPa23.1732.1703060cos120MPa9 .120102MPa23.1732001年中南大學(xué)第9頁/共36頁第九頁，共37頁。偏心拉伸(l shn)（壓縮）單向偏心(pinxn)拉伸（壓縮）FFeFFeM FFeM F

7、FeM NFFeM ABAByzeZNIFeyAF單向偏心(pinxn)壓縮時,距偏心(pinxn)力較近的一側(cè)邊緣總是產(chǎn)生壓應(yīng)力,而最大正應(yīng)力總是發(fā)生在距偏心(pinxn)力較遠(yuǎn)的另一側(cè),其值可能是拉應(yīng)力,也可能是壓應(yīng)力.第10頁/共36頁第十頁，共37頁。雙向偏心拉伸(l shn)（壓縮）yzFzeyeyzFyzFeM zyFeM 1.外力(wil)分析2.內(nèi)力(nil)分析FFNzyFeM yzFeM 3.應(yīng)力計算zyE,zzyyNIyMIzMAFzzyyNAWMWMAFzzyyNBWMWMAFzzyyNCWMWMAFzzyyNDWMWMAF第11頁/共36頁第十一頁，共37頁。 圖示矩

8、形(jxng)截面鋼桿，用應(yīng)變片測得桿件上、下表面的軸向正應(yīng)變分別為a1103、 b 0.4103，材料的彈性模量E210GPa 。(1).試?yán)L出橫截面上的正應(yīng)力分布圖；(2).求拉力F及偏心距的距離。abFF525aaEMPa210bbEMPa84MPa210MPa84WMAFNa26bhFbhFWMAFNb26bhFbhFbabhF2Fbhba122kN38.18mm786. 1第12頁/共36頁第十二頁，共37頁。截面(jimin)核心yzFzeyezzyyNIyMIzMAFyzFyzFeM zyFeM zyE,zyyzIyFeIzFeAF000zyyzIyFeIzFeAFAIiyy02

9、020AiyFeAizFeAFzyyz012020zyyziyeizeAF012020zyyziyeize00zyaoyyzei200yzaozzyei2zyzyee ,yaza第13頁/共36頁第十三頁，共37頁。zyzyee ,yaza00zoyyzei200yozzyei2yaza第14頁/共36頁第十四頁，共37頁。yzdA8d8dO1 求直徑為D的圓截面(jimin)的截面(jimin)核心.21day1za22zyii AIy46424dd162dyzyeia2zyzeia2ye8d0ze第15頁/共36頁第十五頁，共37頁。yzbADCBh21hay1zayzyeia2zyzei

10、a22yiAIybhhb 123122b2ziAIz122h1ye6h1ze016h26b6h346b 確定邊長為h和b的矩形(jxng)截面的截面核心.第16頁/共36頁第十六頁，共37頁。4 4 扭轉(zhuǎn)扭轉(zhuǎn)(nizhun)(nizhun)與彎曲與彎曲FLaFaFFLFazBBIyMPITzWMmaxmaxPWTmaxBB221322xxx 31 224 21323222121 223第17頁/共36頁第十七頁，共37頁。 圖示圓軸圖示圓軸. .已知已知,F=8kN,M=3kNm,F=8kN,M=3kNm,=100MPa,=100MPa,試用試用第三強度理論第三強度理論(lln)(lln)求軸

11、的最小直徑求軸的最小直徑. .FMm5 . 0FLMmaxkNm4kNmT3 224224pzzWTWM22zzzWTWMzzWTM22 22TMWzz35105m332zWd mm8 .79第18頁/共36頁第十八頁，共37頁。試判斷下列論述是否(sh fu)正確，正確的在括號內(nèi)打“”，錯誤的打“”（1）桿件發(fā)生(fshng)斜彎曲時，桿變形的總撓度方向一定與中性軸向垂 直。 （ ）（2）若偏心壓力位于(wiy)截面核心的內(nèi)部，則中性軸穿越桿件的橫截面。 （ ）（3）若壓力作用點離截面核心越遠(yuǎn)，則中性軸離截面越遠(yuǎn)。 （ ）第19頁/共36頁第十九頁，共37頁。試判斷下列論述是否正確(zhng

12、qu)，正確(zhngqu)的在括號內(nèi)打“”，錯誤的打“”（4）在彎扭組合變形圓截面桿的外邊界上，各點的應(yīng)力(yngl)狀態(tài)都處于平面應(yīng)力(yngl)狀態(tài)。（ ）（5）在彎曲與扭轉(zhuǎn)組合變形圓截面(jimin)桿的外邊界上，各點主應(yīng)力必然是1 2 ，20，30 。 （ ）（6）在拉伸、彎曲和扭轉(zhuǎn)組合變形圓截面桿的外邊界上，各點主應(yīng)力必然是1 0， 20， 30 。（ ）第20頁/共36頁第二十頁，共37頁。試判斷下列論述是否正確(zhngqu)，正確(zhngqu)的在括號內(nèi)打“”，錯誤的打“”（7）承受(chngshu)斜彎曲的桿件，其中性軸必然通過橫截面的形心，而且中性軸上正應(yīng)力必為零。（

13、）（8）承受(chngshu)偏心拉伸（壓縮）的桿件，其中性軸仍然通過橫截面的形心。 （ ）（9）偏心拉壓桿件中性軸的位置，取決于梁截面的幾何尺寸和載荷作用點的位置，而與載荷的大小無關(guān)。 （ ）（10）拉伸（壓縮）與彎曲組合變形和偏心拉伸（壓縮）組合變形的中性軸位置都與載荷的大小無關(guān)。 （ ）第21頁/共36頁第二十一頁，共37頁。拉伸（壓縮）彎曲斜彎曲彎曲扭轉(zhuǎn)拉伸（壓縮）曲彎扭轉(zhuǎn)NFMyMzMMT復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)單向應(yīng)力狀態(tài)強度理論強度條件 max r第22頁/共36頁第二十二頁，共37頁。第五節(jié)第五節(jié) 連接件的實用連接件的實用(shyng)(shyng)計算計算mmFFmmRF0302F1FF

14、m-mmmF第23頁/共36頁第二十三頁，共37頁。剪切：位于兩力間的截面發(fā)生(fshng)相對錯動受力特點：作用(zuyng)在構(gòu)件兩側(cè)面上的外力的合力大小相等、方向相反、作用(zuyng)線相距很近。FFFsFsFsA第24頁/共36頁第二十四頁，共37頁。第25頁/共36頁第二十五頁，共37頁。bsbsbsAF第26頁/共36頁第二十六頁，共37頁。 圖示鋼板鉚接件，已知鋼板拉伸(l shn)許用應(yīng)力98MPa，擠壓許用應(yīng)力bs 196MPa ，鋼板厚度10mm，寬度b100mm，鉚釘直徑d17mm，鉚釘許用切應(yīng)力 137MPa，擠壓許用應(yīng)力bs 314MPa。若鉚接件承受的載荷FP23

15、.5kN。試校核鋼板與鉚釘?shù)膹姸?。?7頁/共36頁第二十七頁，共37頁。AFN)(PdbF10)17100(105 .233 MPa3 .28第28頁/共36頁第二十八頁，共37頁。dFbsP1017105 .233bsMPa138第29頁/共36頁第二十九頁，共37頁。AFs422PdF2P2dF231714. 3105 .232 MPa8 .51第30頁/共36頁第三十頁，共37頁。C 托架受力如圖所示。已知F100kN，鉚釘直徑d26mm。求鉚釘橫截面最大切應(yīng)力(yngl)（鉚釘受單剪，即每個鉚釘只有一個受剪面）。120360FC1201201205FFsyxsF2FmxsF2xsFx

16、sF 0CM036. 012. 02412. 02FFFsxsxkNFsx3022max2sysxsFFFkN2 .63AFsmax24dFsMPa119第31頁/共36頁第三十一頁，共37頁。 圖示拉桿(lgn)頭和拉桿(lgn)的橫截面均為圓形，拉桿(lgn)頭的剪切面積A（ ）。4.4.222dDDdCdhBDhAB第32頁/共36頁第三十二頁，共37頁。 圖示木接頭(ji tu)中剪切面積為（ ）。lbDlClbBlA2 .2 .D第33頁/共36頁第三十三頁，共37頁。 圖示木桿接頭(ji tu)，已知軸向力F50kN，截面寬度b250mm，木材的順紋擠壓容許應(yīng)力bs10MPa，須紋許用切應(yīng)力1MPa。試根據(jù)剪切和擠壓強度確定接頭(ji tu)的尺寸L和a。FF擠壓面剪切面FFbaLL lbFAFS bFL mm200125010503bsbsbsbsbaFAFbsbFamm201025010503第34頁/共36頁第三十四頁，共37頁。本章(bn zhn)作業(yè)81，82，85，86，814，817，818，826，827，第35頁/共36頁第三十五頁，共37頁。感謝您的觀看(gunkn)！第36頁/共36