第二章 工程力學基礎

第二章工程力學基礎1第1頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月機械的類型從廣義角度講，凡是能完成一定機械運動的裝置都是機械。根據用途不同，機械可分為：（1）動力機械實現機械能與其他形式能量間的轉換。（風磨、水輪機、內燃機）（2）加工機械改變物料的結構形狀、性質及狀態(tài)。（破碎機、過濾機、攪拌機、反應器、混合機、分離設備）（3）運輸機械改變人或物料的空間位置。（4）信息機械獲取或處理各種信息。第2頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月化工機械：化學工業(yè)生產中所用的機器和設備的總稱。化工生產中為了將原料加工成一定規(guī)格的成品，往往需要經過原料預處理、化學反應以及反應產物的分離和精制等一系列化工過程，實現這些過程所用的機械，常常都被劃歸為化工機械。如各種過濾機、破碎機、離心分離機、攪拌機、旋轉干燥機以及流體輸送機械等。容器（槽、罐、釜等）、普通窯、塔器、反應器、換熱器、普通干燥器、蒸發(fā)器，反應爐、電解槽、結晶設備、傳質設備、吸附設備、流態(tài)化設備、普通分離設備以及離子交換設備等。制藥設備屬于化工機械？農業(yè)機械、工程機械、造紙機械、印刷機械等。第3頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月機器設備的組成根據功能的不同，一部完整的機器由以下四部分組成：1.原動部分：機器的動力來源。2.工作部分：完成工作任務的部分。3.傳動部分：把原動機的運動和動力傳遞給工作機。4.控制部分：使機器的原動部分、傳動部分、工作部分按一定的順序和規(guī)律運動，完成給定的工作循環(huán)。第4頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月構件：運動的單元，即在運動中是不可再分的單元體；機器中每一個獨立的運動單元；構件可能是一個零件，也可能是幾個零件的剛性組合。機構：兩個或兩個以上的構件通過活動聯接以實現規(guī)定運動的構件組合。機械的組成部分。機械是一種人為的實物構件的組合。零件：組成機械和機器的不可分拆的單個制件。零件是機械制造過程中的基本單元。如軸套、軸瓦、螺母、曲軸、葉片、齒輪、凸輪、連桿體、連桿頭等。零件是機械制造過程中的基本單元。第5頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月力學與數學、物理、化學、天文、地理、生物并列為七大基礎學科。力學的發(fā)展源遠流長。20世紀前，機械工業(yè)、大水利工程、大跨度橋梁、鐵路與機車、船舶、兵器等近代工業(yè)，無一不是在力學知識積累和完善的基礎上產生與發(fā)展起來的。例如，高新技術領域中的航空航天技術(包括人類登月、建立空間站、航天飛機和衛(wèi)星測控)主要靠力學而發(fā)展。一架載客400人的波音747飛機，其質量超過100t，這樣的龐然大物，竟然可以自由翱翔于空中，是得益于近代空氣動力學的成就；在飛機遇到不穩(wěn)定氣流時，其機翼能夠克服上下顫動，確保航行安全，則是固體力學和結構力學的成就；客機跨海越洋，遙遙數萬里，無論晝夜，都能準確無誤地到達終點，既不會延誤，也不會迷路，更不會失控，這是導航與自動控制技術的貢獻，其最核心的技術卻是一般力學研究的成果。第6頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月生產過程中，使用的任何機械或設備的構件，都應該滿足適用、經濟、安全的三個基本要求。金屬構件失效形式：變形、斷裂、腐蝕和磨損等(a)未加壓的圓筒形(b)塑性變形后的鼓脹及斷裂承受內壓的304不銹鋼塑性變形及斷裂試驗第7頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月過熱管蠕變變形及脹裂液氨管韌性斷裂失效軟鋼斷裂試樣(a)疲勞斷裂(b)靜拉伸斷裂第8頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月為了使機器或設備能安全而正常地工作，在設計時必須使構件滿足以下三方面的要求：具有足夠的剛度構件在外載作用下，抵抗可恢復變形的能力。

例如機床主軸不應變形過大，否則影響加工精度。滿足穩(wěn)定性要求構件在某種外載作用下，保持其原有平衡狀態(tài)的能力。例如柱子不能彎曲等。

對構件的三項基本要求具有足夠的強度構件在外載作用下，抵抗破壞的能力。例如儲氣罐不應爆破。（破壞——斷裂或變形過量不能恢復）第9頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月構件滿足強度、剛度、穩(wěn)定性要求的能力，稱為構件的承載能力。工程力學的任務就是研究構件在外力作用下變形和破壞的規(guī)律，為設計構件選擇適當材料和尺寸，以保證能夠達到強度、剛度和穩(wěn)定性的要求。第10頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月

上面提到了術語1、構件ComponentorMember：組成機械的零件或構筑物的桿件統稱為構件

2、結構Structure：由構件組成的體系，工程結構是工程實際中采用的結構3、載荷Load：構件和結構承受的負載或荷重載荷有——內載荷外載荷4、變形Deformation：在載荷的作用下，構件的形狀及尺寸發(fā)生的變化稱為變形第11頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月塔吊第12頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月強度和剛度第13頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月

工程構件的強度、剛度第14頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月

自行車結構也有強度、剛度和穩(wěn)定問題第15頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月第16頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月大型橋梁的強度剛度穩(wěn)定問題第17頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月第18頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月震驚世界的兩次強度失效事故：

1．“泰坦尼克號”沉沒之謎

1912年4月14日，當時最大最豪華的4600t英制游輪“泰坦尼克號”首次滿載著2227名乘客離開英國的南安普敦港駛向紐約。乘客們都以為自己乘坐的是最豪華、最結實的輪船，做夢也不曾想到會有大禍臨頭。因為該船的底部已被隔成各個獨立的艙房，任一艙房受損進水都不會影響別的艙房。即使在最壞的情況下，如與別的船相撞導致一部分艙房進水，整個“泰坦尼克號”沉沒至少也需要3天時間，在那么長的時間內無論如何也能得到救援。因此，這次處女航幾乎可以說是萬無一失的，更何況造船用的是當時最優(yōu)質的鋼材。然而，令人遺憾的是，“泰坦尼克號”未能逃脫世界航海史上最大海難事故的命運。被稱為“不沉之船”的“泰坦尼克號”連同它的1513位乘客，僅在3小時內就被格陵蘭海冰冷的海水吞沒了。第19頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月這艘偌大的游輪究竟為什么會沉于海底呢?由于技術上的原因，直至1991年，第一次科學考察隊才開始到水下對殘骸進行考察，并收集了殘骸的金屬碎片供科研用。這些碎片以及沉船在海底的狀況使人們終于解開了巨輪“泰坦尼克號”罹難之謎?？疾礻爢T們發(fā)現了導致“泰坦尼克號”沉沒的兩個重要細節(jié)。

一個細節(jié)說明，造船工程師們只考慮到船底、船尾或船首有被撞壞的可能性。在深夜里行進的“泰坦尼克號”遭遇冰山，當人們發(fā)現并想躲避卻為時已晚。如果值班人員沒有發(fā)現冰山，輪船直接撞到冰山上去的話，或許游輪受損傷進水的只是船首部分的艙房，船一定不會整個沉沒。但不幸的是，值班員偏偏發(fā)現了冰山，并且懷著僥幸的心理想讓船轉過身來躲避冰山，這樣一來，冰山就像一把利刃似的從船的側面切入，把船攔腰斬斷。這樣，就不是一兩個艙房進水，而是所有的艙房都進了水。結果“泰坦尼克號”在幾個小時內就覆沒于大海之中了。第20頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月

第二個細節(jié)是造船工程師只考慮到要增加鋼的強度，而沒有想到要增加其韌性。把殘骸的金屬碎片與如今的造船鋼材作一對比試驗，發(fā)現在“泰坦尼克號”沉沒地點的水溫中，如今的造船鋼材在受到撞擊時可彎成V形，而殘骸上的鋼材則因韌性不夠而很快斷裂。由此發(fā)現了鋼材的冷脆性，即在-40℃～O℃的溫度下，鋼材的力學行為由韌性變成脆性，從而導致災難性的脆性斷裂。而用現代技術煉的鋼只有在－70℃～－60℃的溫度下才會變脆。不過不能責怪當時的工程師，因為當時誰也不知道，為了增加鋼的強度而往煉鋼原料中增加大量硫化物會大大增加鋼的脆性，以致釀成了“泰坦尼克號”沉沒的悲劇。

第21頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月

另據美國《紐約時報》報導，一個海洋法醫(yī)專家小組對打撈起來的“泰坦尼克號”船殼上的鉚釘進行了分析，發(fā)現固定船殼鋼板的鉚釘里含有異常多的玻璃狀渣粒，因而使鉚釘變得非常脆弱、容易斷裂。這一分析表明：在冰山的撞擊下，可能是鉚釘斷裂導致船殼解體，最終使“泰坦尼克號”葬身于大西洋海底。第22頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月2．切爾諾貝利核電站為什么發(fā)生大爆炸?

切爾諾貝利核電站是前蘇聯于1973年開始修建、1977年啟動的最大的核電站。1986年4月26日凌晨，兩聲沉悶的爆炸聲打破了核電站周圍的寧靜。隨著爆炸聲，一條30多米高的火柱掀開反應堆的外殼，沖向天空。反應堆的防護結構和各種設備整個被掀起，溫度高達2000℃的烈焰吞噬著機房，熔化了粗大的鋼架。攜帶著高放射性物質的水蒸氣和塵埃隨著濃煙升騰彌漫，這次爆炸造成了災難性的后果。爆炸釋放的能量相當于500顆在廣島投放的原子彈。爆炸破壞了核反應堆，使反應堆內180多噸濃縮鈾燃料的3％被釋放到大氣中，放射性污染遍及前蘇聯居住著694.5萬人的15萬平方公里的地區(qū)，核電站周圍30km范圍被劃為隔離區(qū)，莊稼被全部掩埋。第23頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月

那么，究竟是什么原因釀成了這場災難?事后的調查表明，這是由一系列的操作失誤造成的人為事故。剛完成檢修的第四核反應堆重新啟動時，將產生的蒸汽輸向已經關閉的渦輪機，而能夠關掉反應堆的自動保護裝置卻事先被切斷了。這樣，反應堆不斷工作產生蒸汽，卻沒有宣泄的出口。反應堆外殼所承受的蒸汽壓力和溫度遠遠超出了它的設計要求，最終引發(fā)了熱能爆炸。

然而，對于人類來說，這次爆炸仍然是“幸運”的。因為它僅僅是一次過熱的蒸汽爆炸，而非核爆炸。否則這對于人類是絕對的滅頂之災。這次大爆炸也向人類敲響了警鐘：如何杜絕災難性事故的發(fā)生，如何在惡劣的環(huán)境條件下，遏制更大災難的發(fā)生，這也是對力學工作者提出的新的挑戰(zhàn)性課題。第24頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月簡單力學問題－隊伍過橋時不能齊步走高等力學問題－

沖擊載荷的概念：

人跑步時腳上的力量有多大？

損傷累積與結構壽命

與跑步的次數有關第25頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月腳上的力量假設人體重量為750N3000N3500N4500N6000N12500N44.76816.7高等力學問題－

損傷累積與結構壽命

與跑步的次數有關

第26頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1物體的受力分析及其平衡條件2.1.1力的概念及其基本性質1、力的概念力的概念：物體間的相互機械作用。

外效應：使物體的運動狀態(tài)發(fā)生改變（理論力學）

內效應：使物體的形狀發(fā)生改變（材料力學）

變形：構件尺寸與形狀的變化，分為兩類，一類為外力解除后可消失的變形，稱為彈性變形；一類為外力解除后不能消失的變形，稱為塑性變形或殘余變形。剛體：在外力作用下，大小和形狀保持不變的物體。靜力學中研究的物體均可視為剛體。第27頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月圖2-1小車受力圖圖2-2起吊重物受力圖

物體間機械作用的形式是多種多樣的，力對物體的效應取決于力的大小、方向和作用點，這三者稱為力的三要素。

力矢量用一條有向線段表示，線段的長度表示力的大小；線段的方位和箭頭表示力的方向；線段的起點或終點表示力的作用點，力的國際單位為牛[頓]（N）。第28頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月292、力的基本性質（1）作用與反作用定律（2）二力平衡定律圖2-3起吊重物受力分析圖2-3起吊重物受力分析第29頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月公理1二力平衡公理作用在剛體上的兩個力，使剛體保持平衡的必要和充分條件是：這兩個力大小相等，方向相反，且作用在同一條直線上。對于變形體而言，二力平衡公理只是必要條件，但不是充分條件。第30頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月公理2加減平衡力系公理：在已知力系上加上或者減去任意平衡力系，并不改變原力系對剛體的作用。推論1力的可傳性原理

作用在剛體上某點的力，可以沿著它的作用線移動到剛體內任意一點，并不改變該力對剛體的作用效應。（如圖）

第31頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月公理3力的平行四邊形公理作用在剛體上同一點的兩個力，可以合成為一個合力。合力的作用點也在該點，合力的大小、方向，由這兩個力為邊構成的平行四邊形的對角線確定。

力的合成與分解作用于同一物體上的若干個力叫做力系。力系中各個力的作用線匯交于一點的叫做匯交力系。圖2-4力的平行四邊形法則第32頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月33力不但可以合成，根據實際問題的需要還可以把一個力分解為兩個分力。分解的方法仍是應用力的平行四邊形法則。

圖2-5力的合成圖2-6力的分解第33頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月推理2三力平衡匯交定理平衡時必與共線則三力必匯交O點，且共面。第34頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月公理4作用與反作用公理兩物體間的作用力與反作用力總是同時存在，且大小相等、方向相反、沿同一條直線，分別作用在這兩個物體上。作用力與反作用力互相依存、同時出現、同時消失，分別作用在相互作用的兩物體上。作用力與反作用力與二力平衡公理中的兩個力有著本質的區(qū)別在畫物體受力圖時要注意此公理的應用。第35頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月公理5剛化原理柔性體（受拉力平衡）剛化為剛體（仍平衡）反之不一定成立，因對剛體平衡的充分必要條件，對變形體是必要的但非充分的。剛體（受壓平衡）柔性體（受壓不能平衡）第36頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1.2力矩與力偶1、力矩的概念力矢的模F與力臂d的乘積(2-2)式中正負號表示力矩轉動的方向，一般規(guī)定：逆時針轉動的力矩取正號，順時針轉動的力矩取負號。如果物體上有若干個力，當這些力對力矩中心的力矩代數和等于零,即時，原來靜止的物體，就不會繞力矩中心轉動。第37頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月平面力對點之矩（力矩）力矩作用面，O稱為矩心，O到力的作用線的垂直距離h稱為力臂1.大?。毫與力臂的乘積2.方向：轉動方向兩個要素：第38頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月2、力偶的概念力偶就是受到大小相等、方向相反、互相平行的兩個力的作用，它對物體產生的是純轉動效應(即不需要固定轉軸或支點等輔助條件)。 (2-3)因此力偶矩和力矩一樣，也可以用一個代數量表示，其數值等于力偶中一力的大小與力偶臂的乘積，正負號則分別表示力偶的兩種相反轉向，若規(guī)定逆時針轉向為正，則順時針為負。這是人為規(guī)定的，作與上述相反的規(guī)定也可以。第39頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月圖2-7力矩示意圖圖2-8力偶示意圖第40頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月約束：對非自由體的位移起限制作用的物體。約束力：約束對非自由體的作用力。約束力大小——待定方向——與該約束所能阻礙的位移方向相反作用點——接觸處自由體：可以在空間自由運動的物體。非自由體：因受到周圍物體的阻礙，限制而不能做任意運動的物體2.1.3物體的受力分析及受力圖1、約束和約束反力第41頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月工程常見的約束1、具有光滑接觸面（線、點）的約束（光滑接觸約束）光滑接觸面約束這類約束是由光滑支承面如滑槽、導軌等所構成。支承面與被約束物體之間的摩擦力很小，可以略去不計。第42頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月光滑支承接觸對非自由體的約束力，作用在接觸處；方向沿接觸處的公法線并指向受力物體，故稱為法向約束力，用表示。第43頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月2、由柔軟的繩索、膠帶或鏈條等構成的約束柔索只能受拉力，又稱張力。用表示。柔性約束這類約束是由柔性物體如繩索、鏈條、皮帶、鋼絲繩等所構成。第44頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月柔索對物體的約束力沿著柔索背向被約束物體。膠帶對輪的約束力沿輪緣的切線方向，為拉力。第45頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月

3、光滑鉸鏈約束（徑向軸承、圓柱鉸鏈、固定鉸鏈支座等）圓柱形鉸鏈約束是由兩個端部帶有圓孔的構件用一銷釘聯接而成的。常見的有固定鉸鏈支座約束和活動鉸鏈支座約束。

（1）徑向軸承（向心軸承）

約束特點：軸在軸承孔內，軸為非自由體、軸承孔為約束。

約束力：當不計摩擦時，軸與孔在接觸處為光滑接觸約束——法向約束力．約束力作用在接觸處，沿徑向指向軸心。第46頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）光滑圓柱鉸鏈

約束特點：由兩個各穿孔的構件及圓柱銷釘組成，如剪刀．第47頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）固定鉸鏈支座

約束特點：

由上面構件1或2之一與地面或機架固定而成．約束力：與圓柱鉸鏈相同

以上三種約束（徑向軸承、光滑圓柱鉸鏈、固定鉸鏈支座）其約束特性相同，均為軸與孔的配合問題，都可稱作光滑圓柱鉸鏈．第48頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月④固定端約束這類約束是限制被約束物體既不能移動，又不能轉動，被約束的一端完全固定。如懸臂式管道托架，一端插入墻內，另一端為自由端，墻對托架也起到固定端約束的作用，如圖2-11。圖2-11固定端約束的托架第49頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月5、其它類型約束（1）、滾動支座約束特點：在上述固定鉸支座與光滑固定平面之間裝有光滑輥軸而成。約束力：構件受到⊥光滑面的約束力。第50頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)、球鉸鏈約束特點：通過球與球殼將構件連接，構件可以繞球心任意轉動，但構件與球心不能有任何移動。約束力：當忽略摩擦時，球與球座亦是光滑約束問題。約束力通過接觸點，并指向球心，是一個不能預先確定的空間力。可用三個正交分力表示。第51頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月圖2-9固定鉸鏈支座約束圖2-10活動鉸鏈支座約束第52頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月2、受力圖為了清晰地分析與表示構件的受力情況，需要將研究的構件(研究對象)從與它發(fā)生聯系的周圍物體中分離出來，把作用于其上的全部外力(包括已知的主動力和未知的約束反力)都表示出來。這樣作成的表示物體受力情況的簡圖稱為受力圖。第53頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月圖2-12三角形鋼結構管道支架受力分析第54頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月構件的基本形式1、桿件長度（縱向）比其他兩個方向的尺寸大很多的構件稱為桿件。2、塊件各方向尺寸相差不多的構件稱為塊件。桿(bar)體(body)第55頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月構件的基本形式板(plate)殼(shell)3板件

厚度比其他兩個方向尺寸小得多的構件稱為板件。如果中面是平面的構件稱為板。而中面是曲面的話則稱為殼。第56頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月直桿的拉伸與壓縮圖2-13工程構件的形狀第57頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月

當載荷以不同的方式作用在桿件上時，桿件將產生不同的變形；桿件變形的基本形式有以下幾種（表2-1）：②壓縮 當桿件受到作用線與桿的軸線重合的大小相等、方向相反的兩個壓力作用時，桿件將產生沿軸線方向的縮短。這種變形稱為壓縮變形。拉壓(tension&compression)①拉伸 當桿件受到作用線與桿的軸線重合的大小相等、方向相反的兩個拉力作用時，桿件將產生沿軸線方向的伸長。這種變形稱為拉伸變形。第58頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月③彎曲 當桿件受到與桿軸垂直的力作用(或受到在通過桿軸的平面內的力偶作用)時，桿的軸線將變成曲線。這種變形稱為彎曲變形。④剪切 當桿件受到作用線與桿的軸線垂直，而又相距很近的大小相等、方向相反的兩個力作用時，桿上兩個力中間的部分，各個截面將互相錯開。這種變形稱為剪切變形。彎曲(bending)剪切(shearing)第59頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月⑤扭轉 當桿件受到在垂直于桿軸平面內的大小相等、轉向相反的兩個力偶作用時，桿件表面的縱線(原來平行于軸線的縱向直線)扭歪成螺旋線。這種變形稱為扭轉變形。復雜的變形可以看成是以上幾種基本變形的組合。以下幾節(jié)主要討論了基本變形的強度問題。本節(jié)首先討論直桿的拉伸與壓扭轉(torsion)第60頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月表2-1桿件的基本變形形式第61頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月62圖2-14拉伸和壓縮實例第62頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月2.2.2應力和應變1、應力概念內力在一點處的集度稱為該點的應力。受外力作用后物體內部相互作用力的情況要發(fā)生變化，同時物體要產生變形，這種由外力引起的物體內部相互作用力的變化量稱為附加內力，簡稱內力： (2-4)

式中

稱為截面上的正應力，方向垂直橫截面。2、應變 (2-5)式中

稱為線應變，簡稱應變，它是一個沒有單位的數量線應變——單元體邊長的改變平均應變——單位長度內的平均改變量圖2-15截面突變處應力局部增大第63頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月“應力”與“壓強”的區(qū)別“應力”雖與“壓強”量綱相同，但兩者的物理意義不同。定義不同：應力——內力壓強——外力作用方式不同：應力——可分解，存在于受力物體內部任意一點壓強——作用于物體表面且垂至于作用面，常呈均勻分布或線性分布

第64頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月2.2.3拉伸和壓縮的強度條件 (2-6）為了保證拉(壓)桿的正常工作，必須使其最大工作應力不超過材料在拉伸(壓縮)時的許用應力，即 (2-7)或 (2-8)式(2-7)和式(2-8)都稱作受拉伸(壓縮)直桿的強度條件。意思就是保證桿在強度上安全工作所必須滿足的條件。第65頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月2.3直梁的彎曲2.3.1概述在工程實際中承受彎曲的構件很多，如橋式吊車起吊重物時，吊車梁就會發(fā)生彎曲變形，如圖2-17。這種以彎曲為主要變形的構件在工程上通稱為梁。以上這些構件的受力特點是：在構件的縱向對稱平面內，受到垂直于梁的軸線的力或力偶作用(包括主動力與約束反力)。從梁的支座結構形式來分，可以簡化為以下幾種：①簡支梁 一端是固定鉸鏈，另一端是活動鉸鏈；②外伸梁 用一個固定鉸鏈和一個活動鉸鏈支承，但有一端或兩端伸出支座以外；③懸臂梁 一端固定，另一端自由。第66頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月圖2-17橋式吊車圖2-18梁的三種力學模型第67頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月2.3.2彎曲應力梁彎曲時橫截面上的最大正應力的公式為：

(2-9)式中WZ為梁的抗彎截面模量，單位為m3，它是與截面尺寸和形狀有關的一個幾何量。梁截面上的彎矩M是隨截面位置而變化的。因此，在進行梁的強度計算時，應使在危險截面上──即最大彎矩截面上的最大正應力不超過材料的彎曲許用應力，即梁的彎曲強度條件為： (2-10)第68頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月2.4剪切2.4.1剪切變形的概念

剪切也是桿件基本變形中的一種形式。螺栓的這種受力形式稱剪切，它所發(fā)生的錯動稱為剪切變形。

剪切有如下特點：①受力特點在構件上作用大小相等、方向相反、相距很近的兩個力P。②變形特點在兩力之間的截面上，構件上部對其下部將沿外力作用方向發(fā)生錯動；在剪斷前，兩力作用線間的小矩形變成平行四邊形。圖2-20螺栓受力分析第69頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月2.4.2剪力、剪應力與剪切強度條件