構(gòu)件承載能力分析

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1、本章教學(xué)內(nèi)容：材料力學(xué)引論拉伸與壓縮剪切與擠壓扭轉(zhuǎn)梁的彎曲返回構(gòu)件的承載能力分析材料力學(xué)引論一、材料力學(xué)的任務(wù)二、變形體的概念三、構(gòu)件變形的基本形式返回(1)研究對象—變形固體的基本假設(shè)均勻連續(xù)性假設(shè):假定變形固體內(nèi)部毫無空隙地充滿物質(zhì)，且各點處的力學(xué)性能都是相同的。各向同性假設(shè):假定變形固體材料內(nèi)部各個方向的力學(xué)性能都是相同的。彈性小變形條件:在載荷作用下，構(gòu)件會產(chǎn)生變形。構(gòu)件的承載能力分析主要研究微小的彈性變形問題，稱為彈性小變形。彈性小變形與構(gòu)件的原始尺寸相比較是微不足道的，在確定構(gòu)件內(nèi)力和計算應(yīng)力及變形時，均按構(gòu)件的原始尺寸進行分析計算。一、材料力學(xué)任務(wù)一、材料力學(xué)任務(wù)（2）構(gòu)件組

2、成機械的零部件或工程結(jié)構(gòu)中的結(jié)構(gòu)件統(tǒng)稱為構(gòu)件。返回（3）對構(gòu)件的三項基本要求強度：構(gòu)件在外載作用下，具有足夠的抵抗斷裂破壞的能力。返回剛度：構(gòu)件在外載作用下，具有足夠的抵抗變形的能力。如機床主軸變形不應(yīng)過大，否則影響加工精度。穩(wěn)定性：某些構(gòu)件在特定外載，如壓力作用下，具有足夠的保持其原有平衡狀態(tài)的能力。一、材料力學(xué)任務(wù)(4)材料力學(xué)的任務(wù)a.研究構(gòu)件的強度、剛度和穩(wěn)定性；返回b.研究材料的力學(xué)性能；構(gòu)件的強度、剛度和穩(wěn)定性問題均與所用材料的力學(xué)性能有關(guān)，因此實驗研究和理論分析是完成材料力學(xué)的任務(wù)所必需的手段。c.為合理解決工程構(gòu)件設(shè)計中安全與經(jīng)濟之間的矛盾提供力學(xué)方面的依據(jù)。一、材料力學(xué)任

3、務(wù)二、變形體的概念1、變形：在載荷作用下，構(gòu)件的形狀或尺寸發(fā)生變化稱為變形。彈性變形(elasticdeformation)：除去外力后，能恢復(fù)的變形。塑性變形：出去外力后，不能恢復(fù)有殘余變形的變形。2、小變形：絕大多數(shù)工程構(gòu)件的變形都極其微小，比構(gòu)件本身尺寸要小得多，以至在分析構(gòu)件所受外力（寫出靜力平衡方程）時，通常不考慮變形的影響，而仍可以用變形前的尺寸，此即所謂“原始尺寸原理”三、桿件變形的基本形式1、拉伸和壓縮：由大小相等、方向相反、作用線與桿件軸線重合的一對力所引起。2、剪切:由大小相等、方向相反、相互平行且非常靠近的一對力所引起，表現(xiàn)為受剪桿件的兩部分沿外力作用方向發(fā)生相對錯動

4、。如連接件中的螺栓和銷釘受力后的變形（圖1-11）。三、桿件變形的基本形式扭轉(zhuǎn)：由大小相等、轉(zhuǎn)向相反、作用面都垂直于桿軸的一對力偶所引起，表現(xiàn)為桿件的任意兩個橫截面發(fā)生繞軸線的相對轉(zhuǎn)動。三、桿件變形的基本形式返回4、彎曲由垂直于桿件軸線的橫向力，或由作用于包含桿軸的縱向平面內(nèi)的一對大小相等、方向相反的力偶所引起的，表現(xiàn)為桿件軸線由直線變?yōu)槭芰ζ矫鎯?nèi)的曲線。桿件同時發(fā)生幾種基本變形，稱為組合變形。三、桿件變形的基本形式㈠實例一拉、壓的概念與實例返回1.內(nèi)力：由于構(gòu)件變形，從而引起相鄰部分材料間力圖恢復(fù)原有形狀而產(chǎn)生的相互作用力。例1：求圖示受拉力P作用桿件上的內(nèi)力。解：在桿件上作任一橫截面m

5、-m，取左段部分，并以內(nèi)力的合力代替右段對左段的作用力。由平衡條件∑FX=0得：N-P=0，則N=P(拉力）若取右段部分，同理得N=P(拉力）一拉、壓的概念與實例截面法--假想用截面把構(gòu)件分成兩部分，以顯示并確定內(nèi)力的方法。（1）截面的兩側(cè)必定出現(xiàn)大小相等，方向相反的內(nèi)力；（2）被假想截開的任一部分上的內(nèi)力必定與外力相平衡當(dāng)外力沿著桿件的軸線作用時，桿件截面上只有一個與軸線重合的內(nèi)力分量，該內(nèi)力（分量）稱為軸力，一般用N表示。一拉、壓的概念與實例用截面法求內(nèi)力可歸納為四個字(1)截：欲求某一橫截面的內(nèi)力，沿該截面將構(gòu)件假想地截成兩部分。(2)?。喝∑渲腥我獠糠譃檠芯繉ο螅鴹壢チ硪徊糠?。(

6、3)代：用作用于截面上的內(nèi)力，代替棄去部分對留下部分的作用力。(4)平：建立留下部分的平衡條件，由外力確定未知的內(nèi)力。一拉、壓的概念與實例㈡概念受力特點作用于桿件兩端的外力大小相等，方向相反，與桿件軸線重合變形特點桿件變形是沿軸線的方向伸長或縮短一拉、壓的概念與實例⒊注意：⑴采用“設(shè)正法”⑵軸力用FN表示，單位：N，kN⑶取受力簡單的部分考慮。㈠軸力(FN)⒈大小已知：受力如圖，求m-m截面上的內(nèi)力FFmmFNFmmFNFmm考慮左段：ΣFx=0，F(xiàn)N-F=0FN=F考慮右段：ΣFx=0，F(xiàn)-FN'=0FN'=F⒉符號：拉為正，壓為負(fù)x二拉、壓時橫截面上內(nèi)力與應(yīng)力軸力圖：以上求內(nèi)力的方法稱

7、為截面法，截面法是求內(nèi)力最基本的方法。步驟：截、棄、代、平注意：截面不能選在外力作用點處的截面上。用平行于桿軸線的x坐標(biāo)表示橫截面位置，用垂直于x的坐標(biāo)FN表示橫截面軸力的大小，按選定的比例，把軸力表示在x-FN坐標(biāo)系中，描出的軸力隨截面位置變化的曲線，稱為軸力圖。FFmmxFN二拉、壓時橫截面上內(nèi)力與應(yīng)力例1：已知F1=20KN，F(xiàn)2=8KN，F(xiàn)3=10KN，試用截面法求圖示桿件指定截面1－1、2－2、3－3的軸力,并