軸向拉（壓）桿的強度課件講解

軸向拉（壓）桿的強度王新華1.能理解極限應(yīng)力、安全系數(shù)和許用應(yīng)力的概念；2.能理解軸向拉（壓）桿的正應(yīng)力強度條件；3.能計算軸向拉（壓）桿的強度問題。學(xué)習(xí)目標(biāo)一、極限應(yīng)力

根據(jù)對材料力學(xué)性質(zhì)的研究可知，當(dāng)塑性材料達(dá)到屈服極限時，會發(fā)生較大的塑性變形；脆性材料達(dá)到強度極限時，會引起斷裂。構(gòu)件在工作時，這兩種情況都是不允許的。我們把構(gòu)件發(fā)生顯著變形或斷裂時的最大應(yīng)力，稱為極限應(yīng)力，用表示。塑性材料以屈服極限為極限應(yīng)力，即：脆性材料以強度極限為極限應(yīng)力，即：為了保證構(gòu)件安全、正常工作，僅把工作應(yīng)力限制在極限應(yīng)力以內(nèi)是不夠的。因?qū)嶋H構(gòu)件的工作條件受許多外界因素及材料本身性質(zhì)的影響，故必須把工作應(yīng)力限制在更小的范圍，以保證有必要的強度儲備。二、許用應(yīng)力我們把保證構(gòu)件安全、正常工作所允許承受的最大應(yīng)力，稱為許用應(yīng)力，用表示。即：式中：——材料的許應(yīng)用力；——材料的極限應(yīng)力；K——安全系數(shù)，K>1。三、安全系數(shù)

確定安全系數(shù)K時，主要應(yīng)考慮的因素有：材料質(zhì)量的均勻性，荷載估計的準(zhǔn)確性，計算方法的正確性，構(gòu)件在結(jié)構(gòu)中的重要性及工作條件等。安全系數(shù)的選取涉及許多方面的問題。目前，國內(nèi)有關(guān)部門編制了一些規(guī)范和手冊，如《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》（JTGD60—2004）和《公路橋涵設(shè)計手冊》，可供選取安全系數(shù)時參考。一般構(gòu)件在常溫、靜載條件下：塑性材料：脆性材料：許用應(yīng)力是強度計算中的重要指標(biāo)，其值取決于極限應(yīng)力及安全系數(shù)K。

安全系數(shù)的選取和許用應(yīng)力的確定，關(guān)系到構(gòu)件的安全與經(jīng)濟(jì)兩個方面。這兩個方面往往是相互矛盾的，應(yīng)該正確處理好它們之間的關(guān)系，片面的強調(diào)任何一方面都是不妥當(dāng)?shù)摹Ｈ绻娴膹娬{(diào)安全，采用的安全系數(shù)過大，不僅浪費材料，而且會使設(shè)計的構(gòu)件變得笨重；相反，如果不適當(dāng)?shù)膹娬{(diào)經(jīng)濟(jì)，采用的安全系數(shù)過小，則不能保證構(gòu)件安全，甚至?xí)斐墒鹿省榱吮ＷC構(gòu)件安全可靠地工作，必須使構(gòu)件的最大工作應(yīng)力不超過材料的許用應(yīng)力。四、軸向拉（壓）桿的正應(yīng)力強度條件拉（壓）桿件的強度條件為：式中：——最大工作應(yīng)力；——構(gòu)件橫截面上的最大軸力；A——構(gòu)件的橫截面面積；——材料的許用應(yīng)力。根據(jù)強度條件，可解決工程實際中有關(guān)構(gòu)件強度的三類問題。1.強度校核。已知構(gòu)件的材料、橫截面尺寸和所受荷載，校核構(gòu)件是否安全，即：五、強度條件的應(yīng)用2.設(shè)計截面尺寸。已知構(gòu)件承受的荷載及所用材料，確定構(gòu)件橫截面尺寸，即：由上式可算出橫截面面積，再根據(jù)截面形狀確定其尺寸。3.確定許可荷載。已知構(gòu)件的材料和尺寸，可按強度條件確定構(gòu)件能承受的最大荷載，即：由再根據(jù)靜力平衡條件，可確定構(gòu)件所能承受的最大荷載。六、舉例說明強度條件的運用例1：圖示桁架，桿1與桿2的橫截面均為圓形，直徑分別為d1=30mm與d2=20mm，兩桿材料相同，許用應(yīng)力[σ]=160MPa。該桁架在節(jié)點A處承受鉛直方向的載荷F=80kN作用，試校核桁架的強度。解：(1)對節(jié)點A受力分析，如圖所示，求出AB和AC兩桿所受的力；解：(2)列平衡方程解得：

(3)分別對兩桿進(jìn)行強度計算；所以桁架的強度足夠。例2：圖示桁架，桿1為圓截面鋼桿，桿2為方截面木桿，在節(jié)點A處承受鉛直方向的載荷F作用，試確定鋼桿的直徑d與木桿截面的邊寬b。已知載荷F=50kN，鋼的許用應(yīng)力[σS]=160MPa，木的許用應(yīng)力[σW]=10MPa。解：(1)對節(jié)點A受力分析