構(gòu)件的基本變形分析 課件

主講人：田艷行Basicdeformationanalysisofmember機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)模塊二構(gòu)件的基本變形分析拉伸和壓縮變形剪切、擠壓和扭轉(zhuǎn)直梁的彎曲一二三拉伸和壓縮變形一軸向拉伸一、拉伸和壓縮的概念軸向壓縮截面法求內(nèi)力的步驟如下。(1)作一假想截面把桿件切開成兩部分,如圖(a)。(2)留下其中的一部分,并在切開處加上假設(shè)的內(nèi)力,如圖(b)、圖(c)。(3)以該部分為研究對象列靜力平衡方程,求解未知的內(nèi)力。二、軸力與軸力圖1.內(nèi)力與截面法截面法求內(nèi)力二、軸力與軸力圖2.軸力軸力軸力的正負(fù)號軸力圖

二、軸力與軸力圖3.軸力圖

正應(yīng)力內(nèi)力在截面上的集度稱為應(yīng)力。垂直于桿橫截面的應(yīng)力稱為正應(yīng)力,平行于桿橫截面的應(yīng)力稱為切應(yīng)力。應(yīng)力單位為帕斯卡,簡稱帕,記為Pa。三、軸向橫截面上的應(yīng)力與變形計算1.應(yīng)力三、軸向橫截面上的應(yīng)力與變形計算例：

三、軸向橫截面上的應(yīng)力與變形計算2.拉(壓)桿的變形

三、軸向橫截面上的應(yīng)力與變形計算2.拉(壓)桿的變形

三、軸向橫截面上的應(yīng)力與變形計算2.拉(壓)桿的變形

三、軸向橫截面上的應(yīng)力與變形計算2.拉(壓)桿的變形三、軸向橫截面上的應(yīng)力與變形計算例：

三、軸向橫截面上的應(yīng)力與變形計算例：

四、拉(壓)桿的強(qiáng)度計算1.極限應(yīng)力與許用應(yīng)力

四、拉(壓)桿的強(qiáng)度計算2.軸向拉(壓)時的強(qiáng)度計算

四、拉(壓)桿的強(qiáng)度計算例：某銑床工作臺進(jìn)給油缸如圖3-18所示,缸內(nèi)工作油壓p=2MPa,油缸內(nèi)徑D=75mm,活塞桿直徑d=18mm,已知活塞桿材料的許用應(yīng)力[σ]=50MPa,試校核活塞桿的強(qiáng)度。

四、拉(壓)桿的強(qiáng)度計算例：剪切、擠壓和扭轉(zhuǎn)二

剪切一、剪切1.剪切的概念

一、剪切2.剪切的實用計算構(gòu)件在受到剪切作用的同時,往往還伴隨著擠壓作用。構(gòu)件的接觸面上產(chǎn)生較大的壓力,致使接觸處的局部區(qū)域產(chǎn)生塑性變形,這種現(xiàn)象稱為擠壓。

二、擠壓

1.擠壓的概念

2.擠壓的實用計算例：

二、擠壓

二、擠壓例：在桿件兩端作用兩個大小相等、方向相反且垂直于桿件軸線的力偶,使桿件的任意兩個橫截面產(chǎn)生繞桿件軸線的相對轉(zhuǎn)動,這種變形稱為扭轉(zhuǎn)變形。扭轉(zhuǎn)變形的變形量用扭轉(zhuǎn)角?表示,如下圖所示。三、扭轉(zhuǎn)1.扭轉(zhuǎn)的概念受扭軸實例扭轉(zhuǎn)角

三、扭轉(zhuǎn)2.扭轉(zhuǎn)內(nèi)力———扭矩和扭矩圖截面法求扭矩

三、扭轉(zhuǎn)2.扭轉(zhuǎn)內(nèi)力———扭矩和扭矩圖

3)扭矩圖一般而言,軸各橫截面上的扭矩是不相同的。為了直觀地表示軸上扭矩的作用情況,把軸線作為x軸(橫坐標(biāo)軸),以縱坐標(biāo)軸表示扭矩T,這種用來表示軸橫截面上扭矩沿軸線方向變化情況的圖形稱為扭矩圖。三、扭轉(zhuǎn)2.扭轉(zhuǎn)內(nèi)力———扭矩和扭矩圖三、扭轉(zhuǎn)例：已知一傳動軸如圖(a)所示,主動輪A上輸入功率為15kW,B、C輪為輸出輪,輸出輪B上輸出功率為10kW,軸的轉(zhuǎn)速為n=1000r/min。試求各段軸橫截面上的扭矩,并繪出扭矩圖。

三、扭轉(zhuǎn)例：軸扭轉(zhuǎn)時橫截面上的切應(yīng)力

三、扭轉(zhuǎn)3.圓軸扭轉(zhuǎn)時的應(yīng)力與強(qiáng)度條件軸扭轉(zhuǎn)時橫截面上的切應(yīng)力

三、扭轉(zhuǎn)3.圓軸扭轉(zhuǎn)時的應(yīng)力與強(qiáng)度條件

三、扭轉(zhuǎn)3.圓軸扭轉(zhuǎn)時的應(yīng)力與強(qiáng)度條件

三、扭轉(zhuǎn)例：

某機(jī)器傳動軸由45號鋼制成,已知材料的[??]=60??????,軸傳遞的功率??=16????,轉(zhuǎn)速??=100??/min,試確定其直徑。

三、扭轉(zhuǎn)4.圓軸扭轉(zhuǎn)變形與剛度計算

三、扭轉(zhuǎn)4.圓軸扭轉(zhuǎn)變形與剛度計算

三、扭轉(zhuǎn)例：

三、扭轉(zhuǎn)例：直梁的彎曲三作用于桿件上的外力垂直于桿件的軸線,使桿的軸線由直線變?yōu)榍€,這種變形稱為彎曲變形,如圖所示。以彎曲變形為主的直桿稱為直梁,簡稱梁。本學(xué)習(xí)情境主要討論直梁的平面彎曲變形。火車輪軸彎曲變形一、直梁平面彎曲的概念工程中,梁的結(jié)構(gòu)形式按支座情況可以分為以下三類。(1)簡支梁:一端為活動鉸鏈支座,另一端為固定鉸鏈支座的梁,如圖(a)所示。(2)外伸梁:一端或兩端伸出支座之外的簡支梁,如圖(b)所示。(3)懸臂梁:一端為固定端,另一端為自由端的梁,如圖(c)所示。一、直梁平面彎曲的概念作用在梁上的載荷,一般可以簡化為以下三種形式。(1)集中力。(2)集中力偶。

(3)分布載荷。梁上載荷的類型二、梁的彎曲內(nèi)力1.梁的載荷的簡化

梁的內(nèi)力分析二、梁的彎曲內(nèi)力2.梁的彎曲內(nèi)力———剪力和彎矩的求解方法剪力與彎矩的正負(fù)二、梁的彎曲內(nèi)力2.梁的彎曲內(nèi)力———剪力和彎矩的求解方法

二、梁的彎曲內(nèi)力例：

如圖所示,求簡支梁n—n截面的彎矩。

二、梁的彎曲內(nèi)力例：

上式分別稱為剪力方程和彎矩方程。二、梁的彎曲內(nèi)力3.彎矩圖

解(1)求支座反力。取整個梁為研究對象,由平衡方程求得支座反力為：二、梁的彎曲內(nèi)力例：如圖(a)所示的簡支梁AB,在梁的全長受均布載荷q的作用,試畫出梁的彎矩圖。

三、梁彎曲時的強(qiáng)度計算1.彎曲時的強(qiáng)度條件

三、梁彎曲時的強(qiáng)度計算1.彎曲時的強(qiáng)度條件

彎矩圖在CA、BD段均為斜直線,而在AB段為一水平線,作彎矩圖如圖(c)所示。二、梁的彎曲內(nèi)力例：

二、梁的彎曲內(nèi)力例：

合理安排梁的支承龍門吊車的大梁示意圖三、梁彎曲時的強(qiáng)度計算2.提高梁強(qiáng)度的主要措施合理安排載荷

三、梁彎曲時的強(qiáng)度計算2.提高梁強(qiáng)度的主要措施梁的放置方式

2)合理選擇梁的截面形狀和面積相同的截面,采用不同的放置方式,則Wz

值可能不相同,如矩形截面梁Wz=bh2/6,豎放時如圖(a)所示,其抗彎截面模量大,承載能力強(qiáng),不易彎曲;平放時如圖(b)所示,其抗彎截面模量小,承載能力差,易彎曲。三、梁彎曲時的強(qiáng)度計算2.提高梁強(qiáng)度的主要措施變截面梁三、梁彎曲時的強(qiáng)度計算2.提高梁強(qiáng)度的主要