修改第六章 杆件的基本变形ppt课件.ppt

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1、工程力学2021年9月2日第二单元杆件的基本变形一、工程实例材料力学的任务与研究对象北京奥运2008鸟巢埃菲尔铁塔占地一公顷，除了四个脚是用钢筋水泥之外，全身都用钢铁构成，塔身总重量7000吨。结构物和机械由构件组成。三、对构件在荷载作用下正常工作的要求构件：构成机器及结构物的单个部分，一般称其为构件或零件。变形：构件尺寸与形状的变化。弹性变形：外力解除后可消失的变形；塑性变形：外力解除后可不能消失的变形。构件的失效：工程构件在外力作用下丧失正常功能的现象。强度失效：构件在外力作用下发生不可恢复的塑性变形或发生断裂；刚度失效：构件在外力作用下产生过量的弹性变形

2、；稳定性失效：构件在外力作用下，失去了保持原有平衡状态的能力。弹性变形示例.avi强度、刚度、稳定性统称为构件的承载力，它与构件的材料、尺寸、截面形状有关。强度:构件在外力作用下抵抗破坏的能力；刚度:构件在外力作用下抵抗变形的能力；稳定性:构件在外力作用下保持原有平衡形式的能力。构件的承载力：Ⅰ.具有足够的强度——荷载作用下不断裂，荷载去除后不产生过大的永久变形(塑性变形)。FFaFF钢筋b重庆綦江彩虹桥强度问题美国的Tacoma老桥于1940年11月7日因风力引起的振动而产生断裂荷载未作用时塑形变形示例荷载作用下F荷载去除后塑形变形Ⅱ.具有足够的刚度——荷载

3、作用下的弹性变形不超过工程允许范围。荷载未作用时荷载去除后荷载作用下F毁坏的高压电线塔Ⅲ.满足稳定性要求——构件在原有形态下的平衡应保持稳定的平衡。在满足上述强度、刚度和稳定性要求的同时，须尽可能合理选用材料和降低材料消耗量，以节约投资。材料力学包含的两个方面理论分析实验研究测定材料的力学性能；解决某些不能全靠理论分析的问题材料力学的任务：研究构件在外力作用下的变形、受力与破坏的规律，为合理设计构件提供强度、刚度和稳定性分析的基本理论与方法。材料在荷载作用下都会产生变形——尺寸改变和形状改变——可变形固体。对可变形固体的基本假设：1.连续性假设——无空隙、密实

4、连续。(1)从受力构件内任意取出的体积单元内均不含空隙；(2)变形必须满足几何相容条件，变形后的固体内既无“空隙”，亦不产生“挤入”现象。据此：四个基本假设3、各向同性假设——物体在任何一个方向受力所表现出的力学性质是完全相同的。2.均匀性假设——各点处材料的力学性能相同。对常用工程材料，尚有各向同性假设。4.小变形假设——构件在承受荷载作用时，其变形与构件的原始尺寸相比甚小，甚至可以略去不计。构件进行受力分析时可忽略其变形。因此，在确定构件内力和计算应力及变形时，均按构件的原始尺寸进行分析计算。五、构件的基本变形1、拉伸或压缩当杆件两端承受沿轴线方向的拉力或

5、压力时，杆件将产生轴向伸长或压缩变形。这种受力与变形形式称为轴向拉伸或压缩……拉伸变形.avi作用线垂直于杆件轴线的力，称为横向力。当两个大小相等、方向相反、作用线互相平行、相距很近的横向力同时作用在杆件上时，杆件的两个相邻截面将产生相互错动，这种变形称为剪切变形，对应的受力与变形形式称为剪切……剪切变形.avi2、剪切FsFs当作用面互相平行的两个力偶作用在杆件的两个横截面内时，杆件的任意横截面将产生绕杆件轴线的相对转动，这种变形称为扭转变形，对应的受力与变形形式称为扭转。薄壁圆筒扭转.avi3、扭转当外加力偶或横向力作用于杆件纵向的某一平面内时，杆件将发生

6、弯曲变形，其轴线将弯曲成曲线。4、弯曲工程力学第六章杆类构件的内力分析§6-1内力的概念截面法§6-2轴向拉伸和压缩时的内力与内力图§6-3受扭杆件内力与内力图§6-4受弯杆件内力与内力图§6-1内力的概念截面法材料力学中所研究的内力——物体内各质点间原来相互作用的力由于物体受外力作用而改变的量。一.内力根据可变形固体的连续性假设，内力在物体内连续分布通常把物体内任一截面两侧相邻部分之间分布内力的合力和合力偶简称为该截面上的内力(实为分布内力系的合成)。二、截面法任一截面上m-m的内力，可以假想地用平面m-m将物体切为两部分A截面m-m上将受B部分对它的作用力

7、。根据作用力与反作用力定律，B部分m-m截面也必然受到A部分大小相等、方向相反的反作用力作用将该分布力系向截面某一点进行简化以计算其主矢和主矩，并称该主矢和主矩为截面上的内力用假想的平面将物体截开，将内力显示出来，然后考虑其中任意一部分的平衡，从而确定该截面内力的方法，称为截面法截面法三个步骤：例6-1图6.2a所示杆件，杆端受一集中力F作用。试求此杆件B截面处的内力.解：内力是根据静力平衡方法由所截取部分的平衡求得的，因而在求解时，除内力以外的所有外力（包括约束反力）一般应先于内力求得分析：由静力学基本知识，建立杆件的整体平衡方程如下：1、求约束力解得：2、

8、切开、代力——m-m面取图所示左半部分