桿件的強(qiáng)度與剛度計(jì)算課件.ppt

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1、桿件的強(qiáng)度與剛度計(jì)算12-1強(qiáng)度計(jì)算與剛度計(jì)算1）構(gòu)件的失效模式若載荷過大，超出了構(gòu)件的承載能力，構(gòu)件將失去某些功能而不能正常工作，稱為構(gòu)件失效。工程中，構(gòu)件的失效模式主要有：強(qiáng)度失效——構(gòu)件的材料斷裂或屈服。剛度失效——構(gòu)件的彈性變形過大，超出規(guī)定范圍。疲勞失效——構(gòu)件在交變應(yīng)力作用下的強(qiáng)度失效。穩(wěn)定失效——構(gòu)件喪失了原有的平衡形態(tài)。本章只研究桿件強(qiáng)度失效與剛度失效的計(jì)算問題。第12章桿件的強(qiáng)度與剛度計(jì)算12-1強(qiáng)度計(jì)算與剛度計(jì)算首先根據(jù)內(nèi)力分析方法，對(duì)受力桿件進(jìn)行內(nèi)力分析（畫出內(nèi)力圖），確定可能最先發(fā)

2、生強(qiáng)度失效的橫截面（危險(xiǎn)截面）。根據(jù)強(qiáng)度條件，即上面不等式，強(qiáng)度計(jì)算可解決三類問題：校核強(qiáng)度設(shè)計(jì)截面計(jì)算許可載荷1）構(gòu)件的失效模式2）桿件的強(qiáng)度計(jì)算其次根據(jù)桿件橫截面上應(yīng)力分析方法，確定危險(xiǎn)截面上可能最先發(fā)生強(qiáng)度失效的點(diǎn)（危險(xiǎn)點(diǎn)），并確定出危險(xiǎn)點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)。最后根據(jù)材料性能（脆性或塑性）和應(yīng)力狀態(tài)，判斷危險(xiǎn)點(diǎn)的強(qiáng)度失效形式（斷裂或屈服），選擇相應(yīng)的強(qiáng)度理論，建立強(qiáng)度條件：第12章桿件的強(qiáng)度與剛度計(jì)算12-1強(qiáng)度計(jì)算與剛度計(jì)算3）桿件的剛度計(jì)算除了要求滿足強(qiáng)度條件之外，對(duì)其剛度也要有一定要求。即要求工作時(shí)桿

3、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(shù)值，即?為計(jì)算得到的變形或位移；[?]為許用（即人為規(guī)定的）變形或位移。對(duì)軸向拉壓桿，?是指軸向變形或位移u；對(duì)受扭的桿件，?是指兩指定截面的相對(duì)扭轉(zhuǎn)角?或單位長(zhǎng)度扭轉(zhuǎn)角?；對(duì)于梁，?是指撓度v或轉(zhuǎn)角?。根據(jù)剛度條件，即上面不等式，剛度計(jì)算可解決三類問題：校核剛度設(shè)計(jì)截面計(jì)算許可載荷剛度條件1）構(gòu)件的失效模式2）桿件的強(qiáng)度計(jì)算第12章桿件的強(qiáng)度與剛度計(jì)算12-2軸向拉壓桿件的強(qiáng)度計(jì)算軸向拉壓桿橫截面上正應(yīng)力是均勻分布的，各點(diǎn)均處于單向應(yīng)

4、力狀態(tài)。因此，無論選用哪個(gè)強(qiáng)度理論，強(qiáng)度條件表達(dá)式均演化為例1螺旋壓力機(jī)的立柱如圖所示。已知：F=300kN，立柱橫截面的最小直徑為42mm，材料許用應(yīng)力為[?]=140MPa，試校核立柱的強(qiáng)度。解：1）用截面法求立柱軸力2）求立柱橫截面上的應(yīng)力3）校核立柱的強(qiáng)度安全第12章桿件的強(qiáng)度與剛度計(jì)算12-2軸向拉壓桿件的強(qiáng)度計(jì)算例2?旋臂吊車如圖所示，最大吊重（包括電葫蘆自重）F=20kN，拉桿CD為鋼桿，其許用應(yīng)力[?]=100MPa，試設(shè)計(jì)拉桿的直徑。解：1）求CD桿所承受的最大內(nèi)力2）由強(qiáng)度條件取第12

5、章桿件的強(qiáng)度與剛度計(jì)算12-2軸向拉壓桿件的強(qiáng)度計(jì)算例3?圖示為一吊架，AB為木桿，橫截面面積AAB=104mm2，許用應(yīng)力[?]AB=7MPa；BC為鋼桿，橫截面面積ABC=600mm2，許用應(yīng)力[?]BC=160MPa。試求B處可吊起的最大許可載荷。解：1）求AB與BC桿的軸力2）由桿AB的強(qiáng)度條件3）由桿BC的強(qiáng)度條件第12章桿件的強(qiáng)度與剛度計(jì)算12-2軸向拉壓桿件的強(qiáng)度計(jì)算解：1）求AB與BC桿的軸力3）由桿BC的強(qiáng)度條件2）由桿AB的強(qiáng)度條件4）B處可吊起的最大許可載荷例3?圖示為一吊架，AB為

6、木桿，橫截面面積AAB=104mm2，許用應(yīng)力[?]AB=7MPa；BC為鋼桿，橫截面面積ABC=600mm2，許用應(yīng)力[?]BC=160MPa。試求B處可吊起的最大許可載荷。第12章桿件的強(qiáng)度與剛度計(jì)算12-3扭轉(zhuǎn)桿件的強(qiáng)度與剛度計(jì)算強(qiáng)度條件：與第二強(qiáng)度理論對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度條件為與第三強(qiáng)度理論對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度條件為與第四強(qiáng)度理論對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度條件為與第一強(qiáng)度理論對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度條件為受扭桿件危險(xiǎn)點(diǎn)為純切應(yīng)力狀態(tài)，對(duì)純切應(yīng)力狀態(tài)，三個(gè)主應(yīng)力為，故可以證明：第12章桿件的強(qiáng)度與剛度計(jì)算12-3扭轉(zhuǎn)桿件的強(qiáng)度與剛度計(jì)算綜上所述，?

7、??與???之間的關(guān)系：脆性材料剛度條件：塑性材料規(guī)定的單位長(zhǎng)度扭轉(zhuǎn)角工作時(shí)單位長(zhǎng)度扭轉(zhuǎn)角（計(jì)算得到）第12章桿件的強(qiáng)度與剛度計(jì)算12-3扭轉(zhuǎn)桿件的強(qiáng)度與剛度計(jì)算解：1）計(jì)算外力偶矩并繪扭矩圖例4一鋼制傳動(dòng)軸如圖所示，轉(zhuǎn)速n=208rpm，主動(dòng)輪B的輸入功率PB=6kW，兩個(gè)從動(dòng)輪A、C的輸出功率分別為PA=4kW，Pc=2kW。已知：軸的許用應(yīng)力[?]=60MPa，許用的單位長(zhǎng)度扭轉(zhuǎn)角[?]=1°/m，切變模量G=80GPa，試設(shè)計(jì)軸的直徑d。第12章桿件的強(qiáng)度與剛度計(jì)算12-3扭轉(zhuǎn)桿件的強(qiáng)度與剛度計(jì)算

8、例4一鋼制傳動(dòng)軸如圖所示，轉(zhuǎn)速n=208rpm，主動(dòng)輪B的輸入功率PB=6kW，兩個(gè)從動(dòng)輪A、C的輸出功率分別為PA=4kW，Pc=2kW。已知：軸的許用應(yīng)力[?]=60MPa，許用的單位長(zhǎng)度扭轉(zhuǎn)角[?]=1°/m，切變模量G=80GPa，試設(shè)計(jì)軸的直徑d。解：1）計(jì)算外力偶矩并繪扭矩圖2）按強(qiáng)度條件設(shè)計(jì)軸的直徑選第三強(qiáng)度理論第12章桿件的強(qiáng)度與剛度計(jì)算12-3扭轉(zhuǎn)桿件的強(qiáng)度與剛度計(jì)算例4一鋼制傳動(dòng)軸如圖所示，轉(zhuǎn)速n=208r