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§ 2.3 受拉压直杆的强度计算

§ 2.3 受拉压直杆的强度计算. 工程实例. 问题：受拉压直杆横截面上的应力应该控制到多大合适？. 简单拉伸：. 横截面上的应力 ：. 受拉直杆的强度条件. 工作载荷. 工作应力. 强度条件. 许用应力. 即： 工作应力最大的截面处的应力，必须小于等于材料的许用应力。. 简单拉伸（压缩） ：. 一般拉伸（压缩） ：. 受拉直杆的强度条件. 危险截面上的轴力. 危险截面的截面面积. 塑性屈服 脆性断裂. 强度失效. 许用应力. 构件失效 由于材料的力学行为而使构件丧失正常工作能力的现象。. 强度失效 由于材料的屈服或断裂而引起的失效。.

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§ 2.3 受拉压直杆的强度计算

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Presentation Transcript

  1. §2.3 受拉压直杆的强度计算

  2. 工程实例 问题：受拉压直杆横截面上的应力应该控制到多大合适？

  3. 简单拉伸： • 横截面上的应力： 受拉直杆的强度条件 工作载荷 • 工作应力 • 强度条件 许用应力 即：工作应力最大的截面处的应力，必须小于等于材料的许用应力。

  4. 简单拉伸（压缩）： 一般拉伸（压缩）： 受拉直杆的强度条件 危险截面上的轴力 危险截面的截面面积

  5. 塑性屈服 脆性断裂 强度失效 许用应力 • 构件失效 由于材料的力学行为而使构件丧失正常工作能力的现象。 • 强度失效由于材料的屈服或断裂而引起的失效。 • 极限应力　构件在工作时，产生过大的塑性变形或断裂时的应力称为极限应力，用σlim表示。 塑性材料： σlim= σs or σ0.2 脆性材料： σlim= σb

  6. 塑性材料： 脆性材料： 许用应力 • 许用应力：保证构件安全可靠工作所容许的最大应力值。 安全系数：n>1

  7. 安全系数 • 安全系数的选取 • n→1，偏小，[σ] → σlim，不安全； • n 过大， [σ] 偏小，安全性足够，材料未得到充分利用，设备笨重，不经济。 选取安全系数的原因： （1）构件实际工作情况与设计计算时所设想的条件不一致的补偿，并且不能确切估计这种差异所带来的不安全因素； 因此采用n来补偿。 （2）给构件必要的强度储备。

  8. 强度条件的应用 • 校核强度　判断构件是否安全可靠。 • 设计截面 　确定构件截面形状和尺寸 。 • 确定许可载荷　确定构件所能承受的最大安全载荷。

  9. 例题分析 例2-5：某化工厂管道吊架如下图所示。设管道重量对吊杆的作用力为10kN；吊杆材料为Q235-A钢，许用应力[s]＝125MPa；吊杆选用直径为8毫米的圆钢，试校核其强度。 解：按强度条件 强度不够，选用12mm的圆钢：

  10. 第三章 剪切和挤压

  11. 剪切变形 • 工程中的连接零件 键 销钉

  12. 剪切变形 铆钉 焊缝

  13. 剪切变形 • 受力特点：作用在构件两个侧面上的横向外力的合力，大小相等，方向相反，且作用线相距很近，并垂直于构件的轴线 。 • 变形特点：两外力作用线间截面发生相对错动，由矩形变为平行四边形。

  14. 剪切变形 双剪切 剪力

  15. P Q Q P 剪力 • 剪切面上的内力——剪力 Q = P 剪切面上的剪力：数值上等于剪切面一侧所有横向外力的代数和；方向与横截面平行。

  16. 剪应力的实用计算 假设：剪力Q在横截面上均匀分布。 剪应力的实用计算式 名义剪应力 注意：τ 不是剪切面上各点的实际应力，而是平均应力。

  17. 剪切强度条件 [τ ]的确定： 1）通过材料的剪切试验来确定； 2）由材料拉伸时的许用应力[σ]来估算。 脆性材料： [τ ]= （0.8~1.0)[σ] 塑性材料：[τ ]= （0.6~0.8)[σ]

  18. Pjy Q σjy 挤压的概念 挤压面 连接件接触表面间相互压紧，使表面局部受压的现象，称为挤压。

  19. 挤压应力的实用计算 假设：挤压力Pjy在挤压面上均匀分布。 挤压应力的实用计算式 名义挤压应力 挤压面积

  20. 挤压应力的实用计算 挤压面积Ajy的计算： A、挤压面为平面，接触面即为Ajy； B、挤压面为圆柱面，以挤压圆柱面的正投影作挤压面积。

  21. [σjy ]的确定： 1）通过材料的挤压试验来确定； 2）由材料拉伸时的许用应力[σ]来估算。 塑性材料：[σjy]= （1.7~2.0)[σ] 脆性材料：[σjy]= （2.0~2.5)[σ] 挤压强度条件 注意：当相互挤压的两种材料不同时，许用挤压应力应按抗挤压能力较弱的材料来确定。

  22. 例题分析 例3-1：拉杆用4个相同的铆钉固定于格板上，铆钉的材料与拉杆相同。已知P=80kN，b=80mm，t=10mm，d=16mm，s=3d，[σ]=160MPa，[τ]=100MPa，[σjy ]=300MPa。试校核铆钉和拉杆的强度。

  23. 例题分析 解：1、校核铆钉的剪切强度 2、校核铆钉的挤压强度

  24. P P/4 P/4 P/4 P/4 P 3P/4 2P/4 P/4 轴力图 例题分析 危险截面 3、校核拉杆的拉伸强度

  25. 例题分析 例3-2：如图所示冲床，Pmax=400kN，冲头［σ ］=400MPa，冲剪钢板τb =360MPa，设计冲头的最小直径值及钢板厚度最大值。 解：（1）按冲头压缩强度计算d：

  26. 例题分析 （2）按钢板剪切强度计算t：

  27. 例题分析 例3-3：传动轴的直径d=50mm，平键传递力偶m=720N·m。已知键材料为A6钢， [τ]=110MPa，[σjy ]=250MPa，试选择平键并校核其强度。 解：查键的标准：d=50mm，平键：b=16mm，h=10mm，l=45mm

  28. P l h/2 b 例题分析 1）求外力P 剪切面 挤压面 2）校核剪切强度

  29. 例题分析 3）校核挤压强度

  30. 侧面填角焊缝 45° k t t1 例题分析 例3-4：焊接的计算 剪切面积 A=2lksin45 °

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