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1、桿件的強度、剛度計算第12章實際的工程構件都具有確定的功能。這是設計者在設計時，依據某種工程要求確定下來的。如果由于某些原因，如過高的溫度或過大的載荷，構件失去了原有設計的功能，稱為構件的失效。構件的主要失效形式有由于材料的屈服和斷裂引起的強度失效；由于構件過大的彈性變形而引起的剛度失效；由于喪失原有平衡形態(tài)而產生的失穩(wěn)失效；由于隨時間作周期性變化的交變應力引起的疲勞失效；還有在高溫下，雖然應力保持不變，但應變卻隨時間不斷增加而產生的蠕變失效以及應變保持不變但應力卻隨時間不斷降低的應力松馳失效。本章主要討論構件的強度、剛度失效與強度、剛度計算，第16章將討論穩(wěn)
2、定失效，疲勞失效將在15章中討論。關于蠕變和松弛失效讀者可參閱其它有關書籍。12.1?強度計算與剛度計算12.1.1?強度計算有關強度條件與強度計算的概念性問題，11.5節(jié)中已經闡述，這里主要敘述桿件強度計算的方法：首先根據內力分析方法，對受力桿件進行內力分析（畫出內力圖），確定可能最先發(fā)生強度失效的橫截面（危險截面）。其次根據桿件橫截面上應力分析方法，確定危險截面上可能最先發(fā)生強度失效的點（危險點），并確定出危險點的應力狀態(tài)。最后根據材料性能（脆性或塑性）判斷強度失效形式（斷裂或屈服），選擇相應的強度理論，建立強度條件：???????????????????
3、??≤?（i為1、2、3、4，M之一）????????（12-1）式（12-1）中，代表所選用的強度理論。根據強度條件式（12-1），可以解決三類問題——強度校核，設計截面，計算許可載荷。12.1.2?剛度計算對大多數構件，為保證正常工作，除了要求滿足強度條件之外，對其剛度也要有一定要求。即要求工作時構件的變形或某一截面的位移（最大位移或指定截面處的位移）不能超過規(guī)定的數值。即????????????????????????????????????D≤[D]????????????????????????（12-2）稱此不等式為剛度條件。式（12-2）中，D為
4、計算得到的桿件工作時的實際變形或位移，[D]為許用（即人為規(guī)定的）變形或位移。它們可以是線位移，也可以是角位移，根據構件的具體受力情況而定。對軸向拉壓桿，D是指軸向變形或位移u，；對受扭的軸，D為兩指定截面的相對扭轉角f或單位長度扭轉角j，即角位移；對于梁，D指撓度v或轉角q。剛度計算包括下述三方面內容：·剛度校核·設計截面·計算許可載荷對于不同功能的構件，有的要求進行強度計算，有的要求進行剛度計算，有的兩者計算都要進行。12.2?軸向拉壓桿件的強度計算對于軸向拉壓的桿件，一般只進行強度計算，只有在對剛度有特殊要求時才進行剛度計算。我們知道，軸向拉壓桿橫截面上
5、正應力是均勻分布的，各點均處于單向應力狀態(tài)，因此，無論選用哪個強度理論，強度條件式（12-1）均演化為?????????? ≤????????????????????????????（12-3）例12-1?某壓力機的立柱如圖12-1所示。已知：F=300kN，立柱橫截面的最小直徑為42mm，材料許用應力為[s]=140MPa，試對立柱進行強度校核。解：按截面法求得兩立柱的軸力為????????? ?。牐牐牐牐牐牐牐牐牐牐牐牐牐牐牐牐牐牐牐牐牐牐牐牐牐牐牐牐犠畲髴Πl(fā)生在橫截面面積最小處，即
6、與已知條件中給定的許用應力[s]=140MPa相比，最大工作應力小于許用應力 所以，立柱滿足強度條件。?例12-2?旋臂吊車如圖12-2所示，最大吊重（包括電葫蘆自重）F=20kN，拉桿CD為鋼桿，其許用應力[s]=100MPa，試確定拉桿的直徑。解：（1）求CD桿所承受的最大內力，因CD桿兩 端鉸支，因此為二力桿，承受軸向載荷。取分離體如圖12-2b所示，截荷F在AB桿上的位置是變化的，以x表示它離鉸鏈
7、B的距離，由平衡方程???????????????????????????????????????????????????????? 得?????????????????????????????由上式可見，軸力FN為x的線性函數，在x=3m時，即在A點起吊時，CD桿的軸力最大。 ?。?）由強度條件（12-3） ≤得?????????????? ≤ 取d=27.6mm例12-3?圖12-3a為一吊架，AB為木桿，其橫截面面積
8、AAB=104mm2，許用應力[s]A
