机械基础 教学课件 作者 贺汉明 第二章.ppt

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1、第二章构件的承载能力分析主编第一节　轴向拉伸和压缩一、轴向拉伸和压缩的概念工程实际中，产生轴向拉伸或压缩的杆件很多。如图2-1所示的自卸车上液压缸的活塞杆受到汽车箱体对它的压力，吊车上的起重绳受到重物对它的拉力。图2-1　轴向拉伸和压缩实例a)自卸车　b)吊车第一节　轴向拉伸和压缩图2-2　拉压变形的受力和变形特点受轴向拉伸或压缩的构件大多是等截面直杆(统称为杆件)，其受力情况可以简化如图2-2所示第一节　轴向拉伸和压缩图2-3　拉压直杆a)拉杆的受力特点　b)压杆的受力特点根据轴向拉伸和压缩的概念可以判断，图2-3a所示的三角架中的BC杆是轴向拉伸的直杆；图2-3b所示的三

2、角架中的AB杆是轴向压缩的直杆。第一节　轴向拉伸和压缩二、轴力的概念与计算(一)轴力的概念杆件以外的物体对杆件的作用力称为杆件的外力。(二)轴力的计算1)轴力正负号的规定：当杆件受拉时，轴力为正；杆件受压时，轴力为负。2)轴力的计算方法采用截面法。第一节　轴向拉伸和压缩3)轴力图：为了能够直观形象地表示各横截面轴力的大小，我们用平行于杆轴线的x坐标表示杆件横截面的位置，用与x垂直的坐标FN表示横截面上的轴力的大小，按照选定的比例，把轴力表示在x—FN坐标系中，描出轴力随着横截面位置变化的曲线，这样的图形称为轴力图。通常两个坐标轴可省略不画，而将正值轴力画在x轴的上方，负值轴

3、力画在x轴的下方。第一节　轴向拉伸和压缩三、拉(压)杆横截面上的应力和变形计算(一)应力的概念用相同外力拉伸两根材质相同但尺寸不同的杆件，为什么横截面小的杆件会比较容易变形？(二)应力的计算*四、安全系数与强度校核材料丧失工作能力时的应力称为极限应力，以σ0表示。(一)强度校核具体做法是根据载荷和构件尺寸确定出最大工作应力σmax，然后和构件材料的许用应力［σ］相比较，如果满足式（2⁃3）的条件，则构件有足够的强度，反之，则构件的强度不够。第一节　轴向拉伸和压缩(二)设计截面尺寸(三)确定可载荷第二节　剪切和挤压一、剪切的概念图2⁃10a所示为用销钉连接的两块钢板，当钢板受

4、外力F作用的时候，钢板将外力传递到铆钉上，铆钉在这一对力的作用下，上下两部分将沿m—m截面有相对错动的趋势，当外力足够大的时候，铆钉将沿着m—m截面被截断。图2-10　剪切实例第二节　剪切和挤压二、挤压的概念连接件在发生剪切变形的，两构件在接触面上相互压紧，由于局部承受比较大的压力，会出现塑性变形，这种作用称为挤压。图2-11所示为图2-10在发生剪切变形时随之发生的挤压变形时候.图2-11　挤压现象第二节　剪切和挤压图2-12　剪切计算*三、剪切的实用计算图2-12a所示是用铆钉连接的两块钢板，铆钉受到剪切的作用。现分析铆钉杆部的内力和应力。仍用截面法，将铆钉沿m—m截面假

5、想地截开，分为上下两部分(图2-12b)。第二节　剪切和挤压*四、挤压的实用计算在挤压面上，由挤压力引起的应力称为挤压应力，以σjy表示。当接触面为平面时，挤压面积就是接触面积；当接触面为半圆柱面时，挤压面积为半圆柱体的正投影面积，如图2-13所示图2-13　挤压面计算第三节　扭转和弯曲一、圆轴扭转的概念扭转变形是杆件的基本变形形式之一。图2-14a所示的传动轴，图2-14b所示的水轮发电机的主轴.图2-14　扭转实例第三节　扭转和弯曲*二、扭矩和扭矩图(一)外力偶矩的计算(二)圆轴扭转时的内力——扭矩(三)扭矩符号的规定为了使取左段和取右段计算得到的同一个横截面上的扭矩相

6、一致，通常采用右手螺旋法则规定扭矩的正负，以右手手心握着轴，四指沿扭矩的方向弯曲，拇指的方向离开截面，扭矩为正，反之为负，如图2⁃16所示。第三节　扭转和弯曲图2-15　扭转的计算现以图2-15a所示受扭转变形圆轴为例，假想地将圆轴沿着任意横截面1-1切开，并取左半部分为研究对象(图2-15b)。第三节　扭转和弯曲图2-16　扭转方向规定第三节　扭转和弯曲(四)扭矩图为了显示整个轴上各个横截面上扭矩的变化规律，以便分析最大的扭矩所在的截面位置。三、直梁弯曲的基本概念(一)弯曲的概念工程结构和机械零件中存在着大量的弯曲变形，如图2-18a所示的桥式吊车横梁AB，在荷载F的作用下

7、将变弯。又如图2-18b所示的卧式容器的支撑，在容器中液体重力的作用下，也会产生弯曲变形。第三节　扭转和弯曲图2-18　弯曲变形实例第三节　扭转和弯曲图2-19　平面弯曲概念(二)平面弯曲的概念工程中使用的梁，其横截面的形状若具有一个对称轴y,则对称轴与梁的轴线构成的平面称为纵向对称面（图2⁃19a）。第三节　扭转和弯曲1)集中力(如图2-19b所示的F和A、B的约束力)。2)集中力偶(如图2-19b所示的M)。3)分布载荷(如图2-19b所示的均布载荷q)。(三)梁的计算简图在工程实际中，梁的支座情况