产品与构件的失效分析与计算

《产品与构件的失效分析与计算》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第八章零件的失效分析与计算材料力学概述和基本概念轴向拉伸与压缩其它变形及强度理论简介10/6/20211第一节材料力学概述和基本概念前一章介绍的刚体静力学主要研究刚体在力系作用下的平衡问题。是在宏观上研究力对物体的效应。本章进一步从微观上讨论力对物体的效应。在学科体系上称之为材料力学。为保证工程结构和机械正常工作，构件应具有足够能力承受来自外界的作用力，应满足下面基本要求：1.强度要求：在规定载荷作用下不应破坏，具有足够抵抗破坏的能力；2.刚度要求：在规定载荷作用下构件变形程度在限制充许范围内，具有足够抵抗变形的能力；3.稳定性要求：构件具有

2、足够保持原有平衡形态的能力。实践中因环境因素不同，三项要求有主有次，而其中构件在受力情况下是否会发生破坏-----强度要求是重点考查的内容。2第一节材料力学概述和基本概念一、材料力学的研究对象和内容1.研究对象静力学研究对象是刚体，而材料力学研究的对象是变形固体，简称为变形体。2.内容变形体在受力作用下，会发生何种变形，变形程度多大，是否会破坏、是否会失效,避免破坏、失效的条件及其应用。二、材料力学中的基本概念1.变形体变形的形式弹性变形：变形体在受外力作用下，产生变形，若外力消失后，变形也随之完全消失，这种变形称为弹性变形。塑性变形：当变形

3、体受力过大，变形量达到一定程度后，即使去掉外力，变形也不会完全消失，会在变形体上留下永久的残余变形，这种变形称为塑性变形。3第一节材料力学概述和基本概念2.内力在外力作用下，由于物体的变形，其内部各部分之间因相互位置改变而引起的相互作用就是内力（注意：内力是因外力而引起的物体内部附加作用力，外力去掉，内力也同时消失）。3.截面法求解内力的方法：用截面假想将物体分开，显露出该处的内力，用静力学方法求出该处内力的大小。如下图所示。某物体受四个外力的作用，现要研究Ｉ－Ｉ截面处的内力，则在此截断物体，并假设该截面处的内力用TＩ，FＩy，FＩx表示，用

4、静力学平衡方程求出。4第一节材料力学概述和基本概念4.应力内力分布在横截面上，横截面上某一点的内力强弱程度或横截面上内力分布的密集程度，用应力来表达。如右图所示，假设截面m-m上，围绕某点的微小面积Ａ,所受内力为P，令pm=P/Ａpm是一矢量，代表在Ａ面积内单位面积上内力的平均集度，称为平均应力。用数学方法对pm取极限，即称p是该点的应力，它反映内力在该点密集的强弱程度。由于p是矢量，不一定与m-m截面垂直，通常将其分解为垂直于截面d的分量(称为正应力)和平行于截面的分量(称为剪应力)。应力的单位：N/m2，称为帕（斯卡），符

5、号Pa5第一节材料力学概述和基本概念5.应变与应力概念类似，应变是反映横截面上某点单位长度上的变形量。6.变形体的基本变形类型材料力学中研究变形体的变形，变形体可分为体形、板形、壳体和杆，它们的情况是不完全相同的，但其中最简单和最基本类型有杆类零件的轴向拉伸与压缩、剪切与挤压、扭转、弯曲。工程构件在受到外力作用，产生变形，当变形程度过大，就会造成构件破坏。因此我们应按构件变形的形式，研究产生变形后不破坏的条件。教材从第一节开始分别介绍各种典型的变形形式及其各自的强度条件。6第二节　轴向拉伸与压缩一、轴向拉伸与压缩基本概念工程实际中许多构件受

6、到轴向拉伸或压缩作用。举例：图示三角支架当只在铰链B处受力F作用，忽略杆AB和BC的自重，则它们都是二力杆，其受力如图b)、c)所示。其中AB杆两端受拉力作用，长度沿轴线伸长；CD杆两端受压力作用，长度沿轴线缩短。受力特点：外力（或外力的合力）的作用线与杆件的轴线重合；变形特点：杆件沿轴线方向伸长或缩短。符合上述两个特点的杆件称为拉杆或压杆，产生的变形称为轴向拉伸或压缩（简称为拉伸或压缩）。轴向拉伸轴向压缩7第二节　轴向拉伸与压缩二、拉伸或压缩时的内力－轴力用截面法求出的拉杆或压杆在某横截面上的内力，称之为轴力。步骤：(1)假象截开物体，取其

7、中的一半为研究对象；(2)用内力替代另一半的作用；(3)建立平衡方程，求出内力的值N方向均沿杆件的轴线，所以称为截面m-m上上轴力。轴力若沿截面法线向外，则为拉力，规定为正；轴力若沿截面法线向内，则为压力，规定为负。轴向拉伸8第二节　轴向拉伸与压缩注意事项：(1)截开之后所取的一段画受力图，应按轴力为拉力进行假设。最后按平衡方程解出轴力，若结果为正说明假设正确；若结果为负，说明假设的方向应反向，即轴力应为压力。(2)截面法截开杆件后，可取任意一段进行计算。结果肯定一致。(3)列方程时，各力的正负号按与x轴正向是否相同来确定。9三、拉、压杆横截

8、面上的正应力1.应力的物理意义若用同种材料设计粗细不同的两个直杆，在受相同拉力的情况下，两杆内的内力(轴力)相同,但细杆必定先折断。第二节　轴向拉伸与压缩10KN1