精密机械设计基础3零件强度刚度ppt课件.ppt

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1、精密机械设计基础主讲教师：吴婷办公室:14-413手机短号：686592零件强度刚度分析概述直杆轴向拉伸与压缩剪切圆轴扭转梁的平面弯曲复杂变形的强度计算第一节概述变形：在外力作用下物体尺寸和形状的改变弹性变形：随外力解除而消失(残余变形)：外力解除后不能消失基本概念弹性变形塑性变形第一节概述基本概念强度：材料抵抗破坏(塑性变形和断裂的能力)的能力;主要研究物体断不断或明显的永久变形刚度：材料抵抗弹性变形的能力;主要研究物体弯不弯，物体并不断裂本章主要研究内容：在满足强度、刚度和稳定性的要求下，为设计既经济又安全的构件，提供必要的理论基础和计算方

2、法。第一节概述1、受力（负荷、载荷）种类零件受力和变形的种类按载荷作用范围：集中载荷:作用于一点的力(或外力作用面积远小于物体表面的尺寸）。分布载荷：连续分布于物体表面上的力。集中力分布力按载荷性质：静载荷:大小不随时间变化或变化很不显著。动载荷：大小随时间迅速变化。第一节概述2、变形种类零件受力和变形的种类拉伸及压缩剪切扭转弯曲本章主要研究等截面直杆（等直杆）在静载荷作用下的变形问题。第一节概述1、连续性假设：认为整个物体体积内毫无空隙地充满物质2、均匀性假设：认为物体内的任何部分，其力学性能相同3、各向同性假设：认为在物体内各个不同方向的力

3、学性能相同（沿不同方向力学性能不同的材料称为各向异性材料。如木材、胶合板、石英等）4、小变形假设认为构件的变形极其微小，比构件本身尺寸要小得多变形固体的基本假设第一节概述内力：外力作用引起构件内部的抵抗力。内力与外力互相对立，互相依存，同时出现，同时消失求内力的方法—截面法内力与应力(1)假想沿m-m横截面将杆切开;(2)留下左半段或右半段;(3)用内力代替移去部分对留下部分的作用(4)对留下部分写静力学平衡方程，求出内力的值。第一节概述应力：截面单位面积上的内力，也叫内力集度。内力与应力应力是矢量，通常分解为—正应力应力的国际单位为Pa（帕

4、斯卡）1Pa=1N/m21kPa=103N/m21MPa=106N/m21GPa=109N/m2—切应力/剪应力第一节概述变形：物体内任意两点的相对位置发生变化。两种基本变形：变形和应变线变形——线段长度的变化角变形——线段间夹角的变化第一节概述变形：物体内任意两点的相对位置发生变化。变形和应变M点处沿x方向的应变1、线应变（正应变）2、角应变（切应变）M点在xy平面内的切应变第二节轴向拉伸与压缩两端受力——沿轴线，大小相等，方向相反拉伸：杆件伸长压缩：杆件缩短轴向拉伸与压缩第二节轴向拉伸与压缩在直杆拉伸或压缩的情况下，横截面内力的作用与杆件的

5、轴线重合，所以称为轴力。轴力FFmmFFNFFN轴力正负号：拉为正压为负第二节轴向拉伸与压缩杆件1——轴力=100N,截面积=0.1cm2杆件2——轴力=100N,截面积=100cm2轴力哪个杆工作“累”？不能只看轴力，要看截面单位面积上的内力——应力思考第二节轴向拉伸与压缩正应力根据均匀性假设和实验证明：拉伸（压缩）时各点正应力为常量应力：截面单位面积上的内力，拉伸时，σ为拉应力;压缩时，σ为压应力;第二节轴向拉伸与压缩讨论√FnOxF2F3F第二节轴向拉伸与压缩利用拉伸实验，测试材料在变形和破坏方面所表现出的力学特性。拉伸时的力学性能常温、

6、静载可测量的力学性能：强度、刚度、塑性第二节轴向拉伸与压缩拉伸时的力学性能低碳钢拉伸时明显的四个阶段1、弹性阶段ab比例极限2、屈服阶段bc（失去抵抗变形的能力，发生塑性变形）屈服极限3、强化阶段ce（恢复抵抗变形的能力）强度极限/抗拉强度(发生塑性变形的最大应力）4、局部颈缩阶段ef胡克定律E—弹性模量（杨氏模量）应力与应变成正比强度指标1(是否塑性变形）强度指标2（是否破坏）刚度指标第二节轴向拉伸与压缩拉伸时的力学性能对于没有明显屈服阶段的塑性材料，用名义屈服极限σp0.2来表示屈服极限。σp0.2：产生0.2%的塑性应变所对应的应力值其它

7、材料拉伸时应力应变曲线第二节轴向拉伸与压缩拉伸时的力学性能两个塑性指标:1、断后伸长率2、断面收缩率为塑性材料（钢/铜/铝/钛）为脆性材料(铸铁/陶瓷/玻璃）低碳钢为塑性材料，随含碳量的增加而强度增大，但塑性降低伸长率越大或断面收缩率越高，塑性越大0第二节轴向拉伸与压缩拉伸时的力学性能铸铁拉伸的应力应变曲线没有屈服和颈缩现象，试件突然拉断。断后伸长率约为0.5%。铸铁为典型的脆性材料。σbt—拉伸强度极限，是衡量脆性材料拉伸的唯一强度指标。铸铁等脆性材料抗拉强度很低，所以不宜作为抗拉强度的零件第二节轴向拉伸与压缩压缩时的力学性能低碳钢压缩的应力

8、应变曲线在屈服阶段以前，拉伸与压缩曲线完全相同。在屈服阶段以后，零件越压越扁，抗压能量不断增大，得不到抗压强度压缩拉伸第二节轴向拉伸与压缩压缩时的力学