第三章 受拉(壓)構(gòu)件的強度計算與受剪切

1、上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回第一篇 力學基礎(chǔ)第一章第一章 剛體剛體受力分析受力分析第二章第二章 金屬力學性能金屬力學性能第三章第三章 受拉構(gòu)件的強度計算受拉構(gòu)件的強度計算與受剪切構(gòu)建的實用計算與受剪切構(gòu)建的實用計算第四章第四章 直梁的彎曲直梁的彎曲第五章第五章 圓軸的扭轉(zhuǎn)圓軸的扭轉(zhuǎn)上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回1 受拉直桿的強度計算受拉直桿的強度計算2 剪切和擠壓強度計算剪切和擠壓強度計算3 本章小結(jié)本章小結(jié)第三章 構(gòu)件的強度計算和使用計算 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回第一節(jié) 受拉桿件的強度計算一、強度條件的建立與許用應(yīng)力的確定一、強度條件的建立與許用應(yīng)力的確定1. 受拉直桿的強度條件受拉

2、直桿的強度條件受拉直桿的強度條件：構(gòu)件不發(fā)生破壞的條件受拉直桿的強度條件：構(gòu)件不發(fā)生破壞的條件 受拉直桿橫截面上的實際應(yīng)力（工作應(yīng)力）計算公式受拉直桿橫截面上的實際應(yīng)力（工作應(yīng)力）計算公式為：為：AS橫截面積橫截面積軸力軸力AP橫截面積橫截面積拉力拉力 直桿受簡單拉伸時，直桿受簡單拉伸時，S=P，此時的工作應(yīng)力：，此時的工作應(yīng)力：上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回第一節(jié) 受拉桿件的強度計算許用應(yīng)力許用應(yīng)力：從保證桿的：從保證桿的安全工作安全工作出發(fā)，干的工作應(yīng)力應(yīng)規(guī)定出發(fā)，干的工作應(yīng)力應(yīng)規(guī)定一個一個最高的允許值最高的允許值，這個允許值就稱為材料的基本許用應(yīng)力。，這個允許值就稱為材料的基本許用應(yīng)力。

3、 受拉直桿橫截面上的實際應(yīng)力（工作應(yīng)力）計算公式受拉直桿橫截面上的實際應(yīng)力（工作應(yīng)力）計算公式為：為： SA PA 直桿受簡單拉伸時的工作應(yīng)力：直桿受簡單拉伸時的工作應(yīng)力：(1)(2)(1)(2)都稱作受拉伸桿的強度條件都稱作受拉伸桿的強度條件上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回第一節(jié) 受拉桿件的強度計算2. 許用應(yīng)力許用應(yīng)力許用應(yīng)力許用應(yīng)力nu安全系數(shù)安全系數(shù) n1極限應(yīng)力極限應(yīng)力關(guān)于安全因數(shù)的考慮：關(guān)于安全因數(shù)的考慮：（1）極限應(yīng)力的差異；）極限應(yīng)力的差異；（2）構(gòu)件橫截面尺寸的變異；）構(gòu)件橫截面尺寸的變異；（3）荷載的變異；）荷載的變異；（4）計算簡圖與實際結(jié)構(gòu)的差異；）計算簡圖與實際結(jié)構(gòu)的差

4、異；（5）考慮強度儲備。）考慮強度儲備。上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回第一節(jié) 受拉桿件的強度計算ns一般取一般取 1.5 2.0塑性材料塑性材料:脆性材料脆性材料:ssns0.2n或bbnnb一般取一般取 2.0 5.0上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回第一節(jié) 受拉桿件的強度計算二、強度條件的應(yīng)用二、強度條件的應(yīng)用 minmaxmaxAS1、強度校核：、強度校核： 2、設(shè)計截面：、設(shè)計截面： 3、確定許可載荷：、確定許可載荷： 或或 已知構(gòu)件材質(zhì)、已知構(gòu)件材質(zhì)、S和和A，考察是否，考察是否 已知構(gòu)件材質(zhì)、已知構(gòu)件材質(zhì)、S 和和，設(shè)計構(gòu)件的截面，設(shè)計構(gòu)件的截面Amin（幾何（幾何形狀），即形狀），即

5、 已知構(gòu)件材質(zhì)、已知構(gòu)件材質(zhì)、A和和，可以確定許可載荷，可以確定許可載荷 （S P），），即即 AS/SAASASmax上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回第一節(jié) 受拉桿件的強度計算例例1 一個總重為一個總重為700N的電動機，采用的電動機，采用M8吊環(huán)螺釘起吊，螺紋根部吊環(huán)螺釘起吊，螺紋根部直徑為直徑為6.4mm，如圖所示，其材料為，如圖所示，其材料為Q215，許用應(yīng)力，許用應(yīng)力s=40 Mpa,試校核起吊時吊環(huán)螺釘是否安全？試校核起吊時吊環(huán)螺釘是否安全？GG解解 螺釘根部的正應(yīng)力為：螺釘根部的正應(yīng)力為：SGAA270022(6.4)4MPa材料的材料的s=40Mpa由此說明該吊環(huán)螺釘是安全的由此

6、說明該吊環(huán)螺釘是安全的上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回第二節(jié) 拉（壓）桿件的剪切和擠壓強度計算一、剪切變形和剪力一、剪切變形和剪力螺栓連接螺栓連接鉚釘連接鉚釘連接銷軸連接銷軸連接平鍵連接平鍵連接典型剪切實例：典型剪切實例：上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回1 受拉直桿的強度計算受拉直桿的強度計算2 剪切和擠壓強度計算剪切和擠壓強度計算3 本章小結(jié)本章小結(jié)第三章 構(gòu)件的強度計算和使用計算 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回第二節(jié) 拉（壓）桿件的剪切和擠壓強度計算一、剪切變形和剪力一、剪切變形和剪力螺栓連接螺栓連接典型剪切實例：典型剪切實例：上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回第二節(jié) 拉（壓）桿件的剪切和擠壓強度

7、計算FF錯動錯動FF上刀刃上刀刃下刀刃下刀刃mmFF錯動錯動 剪切剪切：作用在構(gòu)件（鉚釘）兩個側(cè)面上且與構(gòu)件軸線垂作用在構(gòu)件（鉚釘）兩個側(cè)面上且與構(gòu)件軸線垂直的外力，使構(gòu)件兩部分有沿中面直的外力，使構(gòu)件兩部分有沿中面m-m發(fā)生相對錯動的趨發(fā)生相對錯動的趨勢，這種截面間的相對錯動稱為勢，這種截面間的相對錯動稱為剪切變形剪切變形。mm上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回第二節(jié) 拉（壓）桿件的剪切和擠壓強度計算PPPP剪切面剪切面mm剪切面：剪切面：構(gòu)件發(fā)生相互錯動的截面，如構(gòu)件發(fā)生相互錯動的截面，如mm 。 外力外力P增大到一定程度時，增大到一定程度時，構(gòu)件將沿剪切面被破壞或剪斷。構(gòu)件將沿剪切面被破壞或

8、剪斷。上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回第二節(jié) 拉（壓）桿件的剪切和擠壓強度計算受力特點：受力特點： 構(gòu)件受兩組大小相等、方向相反、作用線相互很近構(gòu)件受兩組大小相等、方向相反、作用線相互很近（差一個幾何平面）的平行力系作用。（差一個幾何平面）的平行力系作用。變形特點：變形特點： 構(gòu)件沿兩組平行力系的交界面發(fā)生相對錯動。構(gòu)件沿兩組平行力系的交界面發(fā)生相對錯動。剪切變形的受力特點和變形特點：剪切變形的受力特點和變形特點：mm（合力）（合力）（合力）（合力）PP上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回第二節(jié) 拉（壓）桿件的剪切和擠壓強度計算剪力：剪力：剪切面上的內(nèi)力，用剪切面上的內(nèi)力，用Q表示。表示。PPPmmQ

9、剪切面剪切面剪力的作用線與剪切面平行。剪力的作用線與剪切面平行。剪力的計算：剪力的計算： 截面法：截面法：剪切面上的剪力在數(shù)值上等于該截面一側(cè)所剪切面上的剪力在數(shù)值上等于該截面一側(cè)所有有橫向外力橫向外力的的代數(shù)和代數(shù)和。實例：上圖中，剪力實例：上圖中，剪力Q=P。上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回第二節(jié) 拉（壓）桿件的剪切和擠壓強度計算二、連接零件剪切強度的實用計算二、連接零件剪切強度的實用計算 剪切變形比較復雜，剪應(yīng)力分布規(guī)律也很難確定，工剪切變形比較復雜，剪應(yīng)力分布規(guī)律也很難確定，工程上為了便于計算提出實用計算，即假定剪力在剪切面程上為了便于計算提出實用計算，即假定剪力在剪切面上是均勻分布，得

10、上是均勻分布，得名義剪應(yīng)力名義剪應(yīng)力：AQ剪力剪力剪切面面積剪切面面積名義剪應(yīng)力（平均剪應(yīng)力）名義剪應(yīng)力（平均剪應(yīng)力）剪切強度條件：剪切強度條件：AQ：許用剪應(yīng)力許用剪應(yīng)力，可通過剪切破壞試驗確定。，可通過剪切破壞試驗確定。 一般情況下，材料的許用剪應(yīng)力一般情況下，材料的許用剪應(yīng)力和許用拉應(yīng)力和許用拉應(yīng)力之間有以下關(guān)系：之間有以下關(guān)系：對鋼材，對鋼材， 0.75 0.8 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回第二節(jié) 拉（壓）桿件的剪切和擠壓強度計算三、某些連接零件的擠壓強度計算三、某些連接零件的擠壓強度計算擠壓：擠壓：構(gòu)件局部面積的承壓現(xiàn)象。構(gòu)件局部面積的承壓現(xiàn)象。P PP P 一般來講，承受剪切的構(gòu)

11、一般來講，承受剪切的構(gòu)件在發(fā)生剪切變形的同時都件在發(fā)生剪切變形的同時都伴隨有擠壓。伴隨有擠壓。 擠壓力：擠壓力：作用在接觸面上作用在接觸面上的壓力，用的壓力，用Pjy表示。表示。 擠壓變形：擠壓變形：在接觸面產(chǎn)生在接觸面產(chǎn)生的變形。的變形。 擠壓應(yīng)力：擠壓應(yīng)力：擠壓力相對應(yīng)的應(yīng)力，用擠壓力相對應(yīng)的應(yīng)力，用jy表示。表示。上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回第二節(jié) 拉（壓）桿件的剪切和擠壓強度計算 假設(shè)擠壓應(yīng)力均勻地分布在擠壓面上，則實用擠壓應(yīng)假設(shè)擠壓應(yīng)力均勻地分布在擠壓面上，則實用擠壓應(yīng)力：力：jyjyjyjyAPjyjyjyAP擠壓力擠壓力擠壓面積擠壓面積Ajy：接觸面在垂直接觸面在垂直Pjy方向

12、上的投影面的面積。方向上的投影面的面積。擠壓強度條件：擠壓強度條件：許用擠壓應(yīng)力許用擠壓應(yīng)力jy常由實驗方法確定常由實驗方法確定對于鋼材大致可取對于鋼材大致可取1.7 2.0 jy上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回第二節(jié) 拉（壓）桿件的剪切和擠壓強度計算2hlAjy lhb擠壓面積擠壓面積Ajy：接觸面在垂直接觸面在垂直Pjy方向上的投影面的面積。方向上的投影面的面積。hdhdAjy PP2hd上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回第二節(jié) 拉（壓）桿件的剪切和擠壓強度計算例例3-3，P51對于銷釘對于銷釘對桿件對桿件上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回1 受拉直桿的強度計算受拉直桿的強度計算2 剪切和擠壓強度計算剪切和擠壓強度計算3 本章小結(jié)本章小結(jié)第三章 構(gòu)件的強度計算和使用計算 上一