轴向载荷作用下的问题课件.ppt

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1、轴向载荷作用下杆件的材料力学问题轴向拉压的概念及实例截面法、轴力及轴力图拉压杆的应力拉压杆的变形分析与计算失效、许用应力与强度计算拉压超静定问题连接部分的强度计算拉压§轴向拉压的概念及实例轴向拉压的外力：外力的合力作用线与杆的轴线重合一、概念轴向拉压的变形特点：杆的变形主要是轴向伸缩，伴随横向缩扩。轴向拉伸：杆的变形是轴向伸长，横向缩短。轴向压缩：杆的变形是轴向缩短，横向变粗。拉压轴向压缩，对应的力称为压力。轴向拉伸，对应的力称为拉力。力学模型如图FPFPFPFP拉压工程实例二、拉压轴向拉压的杆件

2、承受轴向载荷的拉压杆在工程中的应用非常广泛。翻斗货车的液压机构中的顶杆，承受的压力作用，如压力过大，或者过于细长，有可能突然由直变弯，发生稳定失效。承受轴向载荷的拉（压）杆在工程中的应用非常广泛。由汽缸、活塞、连杆所组成的机构中，不仅连接汽缸缸体和汽缸盖的螺栓承受轴向拉力，带动活塞运动的连杆由于两端都是铰链约束，因而也是承受轴向载荷的杆件。承受轴向载荷的拉（压）杆在工程中的应用非常广泛。一些机器和结构中所用的各种紧固螺栓，在紧固时，要对螺栓施加预紧力，螺栓承受轴向拉力，将发生伸长变形。斜拉桥承受拉

3、力的钢缆拉压1、轴力指由外力作用所引起的、物体内相邻部分之间分布内力系的互相作用力（附加内力）。内力的计算是分析构件强度、刚度、稳定性等问题的基础。求内力的一般方法是截面法。轴力——拉压杆的内力§轴向拉压横截面上的内力①反映出轴力与截面位置变化关系，较直观；②确定出最大轴力的数值及其所在横截面的位置，即确定危险截面位置，为强度计算提供依据。拉压3、轴力图——FN(x)的图象表示。2轴力的正负规定:FN与外法线同向,为正轴力(拉力)FN与外法线反向,为负轴力(压力)FN>0FNFNFN<0FNFNF

4、NxFP+意义拉压2.轴力——轴向拉压杆的内力，用FN表示。例如：截面法求FN（N）。AFF简图AFFFAFN截开：代替：平衡：拉压[例1]图示杆的A、B、C、D点分别作用着大小为5P、8P、4P、P的力，方向如图，试画出杆的轴力图。解：求OA段内力FN1：设置截面如图ABCDFAFBFCFDOABCDFAFBFCFDFN1拉压同理，求得AB、BC、CD段内力分别为：FN2=–3PFN3=5PFN4=P轴力图如右图BCDFBFCFDFN2CDFCFDFN3DFDFN4FNx2P3P5PP++–拉压

5、轴力(图)的简便求法：自左向右:轴力图的特点：突变值=集中载荷遇到向左的F，轴力FN增量为正；遇到向右的F，轴力FN增量为负。5kN8kN3kN+–3kN5kN8kN拉压§横截面上的应力问题提出：FPFPFP1.内力大小不能衡量构件强度的大小。2.强度：①内力在截面分布集度应力；②材料承受荷载的能力。FP1.定义：分布内力在一点的集度。工程构件，大多数情形下，内力并非均匀分布，集度的定义不仅准确而且重要，因为“破坏”或“失效”往往从内力集度最大处开始。一、应力的概念拉压变形前1.变形规律试验

6、及平面假设：平面假设：原为平面的横截面在变形后仍为平面。纵向纤维变形相同。abcd受载后FPFPd´a´c´b´二、拉（压）杆横截面上的应力拉压均匀材料、均匀变形，内力当然均匀分布。2.拉伸应力：sFNFP轴力引起的正应力——：在横截面上均布。危险截面：内力最大的面，截面尺寸最小的面。危险点：应力最大的点。3.危险截面及最大工作应力：例题三角架结构尺寸及受力如图示。其中FP＝22.2kN；钢杆BD的直径dl＝25.4mm；钢梁CD的横截面面积A2＝2.32×103mm2。试求：杆BD与CD的横截

7、面上的正应力。首先对组成三角架结构的构件作受力分析，因为B、C、D三处均为销钉连接，故BD与CD均为二力构件。由平衡方程解：1．受力分析，确定各杆的轴力其中负号表示压力。解：1．受力分析，确定各杆的轴力2．计算各杆的应力应用拉、压杆件横截面上的正应力公式，BD杆与CD杆横截面上的正应力分别为：问题；拉（压）杆斜截面上的应力分布拉压设有一等直杆受拉力P作用。求：斜截面k-k上的应力。PPkka解：采用截面法由平衡方程：Pa=P则：Aa：斜截面面积；Pa：斜截面上内力。PkkaPaPPkkaPkka斜

8、截面上全应力：pa=Pkkatasaa反映：通过构件上一点不同截面上应力变化情况。斜截面上全应力：§轴向拉伸和压缩时的强度计算强度设计准则：安全系数、容许应力n拉压1、许用应力：2、极限(危险）应力：3、安全系数：拉压三类强度计算问题（StrengthDesign）：其中：[]--许用应力，max--危险点的最大工作应力。②设计截面尺寸：依强度准则可进行三种强度计算：保证构件不发生强度破坏的条件①校核强度：③许可载荷：例题可以绕铅垂轴OO1旋转的吊车中斜拉杆AC由两根50mm×