强度、刚度、稳定性汇总.

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杆件强度、刚度、稳定性计算

建筑力学问题简答（五）杆件的强度、刚度和稳定性计算125．构件的承载能力，指的是什么？答：构件满足强度、刚度和稳定性要求的能力称为构件的承载能力。

(1)足够的强度。

即要求构件应具有足够的抵抗破坏的能力，在荷载作用下不致于发生破坏。

(2)足够的刚度。

即要求构件应具有足够的抵抗变形的能力，在荷载作用下不致于发生过大的变形而影响使用。

(3)足够的稳定性。

即要求构件应具有保持原有平衡状态的能力，在荷载作用下不致于突然丧失稳定。

126．什么是应力、正应力、切应力？答：内力在一点处的集度称为应力。

垂直于截面的应力分量称为正应力或法向应力，用σ表示；相切于截面的应力分量称切应力或切向应力，用τ表示。

127．应力的单位如何表示？答：应力的单位为Pa 。

1 Pa =1 N ／m 2工程实际中应力数值较大，常用MPa 或GPa 作单位1 MPa =106Pa1 GPa =109Pa128．应力和内力的关系是什么？答：内力在一点处的集度称为应力。

129．应变和变形有什么不同？答：单位长度上的变形称为应变。

单位纵向长度上的变形称纵向线应变，简称线应变，以ε表示。

单位横向长度上的变形称横向线应变，以ε/表示横向应变。

130．什么是线应变？答：单位长度上的变形称纵向线应变，简称线应变，以ε表示。

对于轴力为常量的等截面直杆，其纵向变形在杆内分布均匀，故线应变为 ll ∆=ε 拉伸时ε为正，压缩时ε为负。

线应变是无量纲（无单位）的量。

131．什么是横向应变？答：拉(压)杆产生纵向变形时，横向也产生变形。

设杆件变形前的横向尺寸为a ，变形后为a 1，则横向变形为a a a -=∆1横向应变ε/为 a a ∆=/ε 杆件伸长时，横向减小，ε/为负值；杆件压缩时，横向增大，ε/为正值。

因此，拉(压)杆的线应变ε与横向应变ε/的符号总是相反的。

132．什么是泊松比？答：试验证明，当杆件应力不超过某一限度时，横向应变ε/与线应变ε的绝对值之比为一常数。

强度、刚度、铁栅栏门稳定性、合理设计与优化措

强度、刚度、铁栅栏门稳定性、合理设计与优化措铁栅栏门是一种安全防范设施，是城市建筑中的重要组成部分。

它是城市安全的屏障，是城市管理水平的重要标志，是政府实施科学管理、合理开发利用资源、保护环境的有效手段。

铁栅栏门由生产厂家根据不同标准和用途进行生产设计。

主要有铁栅栏门、阻尼式铁栅栏门等。

一、基本参数1、产品标准: GB/T14870-2000 《建筑设计防火规范》和 GB/T50013-2000 《金属结构建筑》。

2、产品规格:DN50×30×20 mm/3 m×40 mm (可按需生产);FRP钢板直径为400 mm;厚度为600 mm;表面处理为不锈钢锌钢。

二、工作原理铁栅栏门采用高强度钢板冲压成型并焊接而成。

为保证护栏与周边地面接触，应设固定支座。

支座连接件可采用螺栓连接或焊接。

三、铁栅栏门的强度、刚度及稳定性分析设计时，应考虑铁栅栏门的承载能力和防止坠落的能力。

考虑到安装和维护费用，以及维修难度，采用合理的设计方案是很有必要的。

铁栅栏门的强度和刚度是根据标准 GB/T50054 《建筑结构安全鉴定标准》(GB50206-2005)和 GB/T50206-2007 《建筑结构安全鉴定规程》(GB5008-2001)来确定的，对铁栅栏门进行强度和刚度分析时应进行校核。

该标准规定了铁栅栏门的承受荷载能力和稳定性指标，其刚度等级取值见表2.铁栅栏门结构与其承载能力相适应。

四、合理设计根据实际工程情况，进行合理设计。

具体包括：确定好栅栏的位置、立柱的数量、间距、高度等。

安装方式也可灵活选择：采用焊接方式连接（可采用螺纹连接),也可采用螺栓连接（需考虑安装质量问题);在安装完毕后应将所有铁栅栏门进行外观检查，如有质量问题应立即停止使用，并做好修理工作，以防铁栅栏门框断裂。

在确定栅栏门是否可以安装到位后会影响到围栏功能，所以应做好相关配套设施。

建筑结构设计七个重要参数

建筑结构设计七个重要参数建筑结构设计是建筑工程中至关重要的环节，它关乎到建筑的稳固性、经济性和安全性。

在进行建筑结构设计时，需要考虑七个重要参数，这些参数对于建筑结构的设计和建设起着至关重要的作用。

下面将详细介绍这七个重要参数。

参数一：荷载荷载是指对建筑结构施加的外力和外载荷。

外力包括自重、活载（人员、设备等）、风载、地震载、温度变化引起的荷载等。

荷载是建筑结构设计的基础，合理估计和分析荷载有助于确保结构的稳定性和安全性。

参数二：强度强度是指结构材料所能承受的最大外力或应力。

在建筑结构设计中，需要考虑材料的强度和抗力，以确保结构的安全性。

强度设计要充分考虑结构的各种不利因素，如荷载类型、弯曲、剪切、压缩等，并根据设计规范进行相应的计算和分析。

参数三：刚度刚度是指结构抵抗外力变形的能力。

在建筑结构设计中，需要考虑结构的刚度，以确保结构在受力后能够保持稳定。

刚度设计要充分考虑结构的几何形状、材料的性质，以及结构的连接方式，采用合适的刚度设计有助于提高结构的稳定性和整体性。

参数四：稳定性稳定性是指建筑结构在受到外力作用后仍能保持平衡和稳定的能力。

在建筑结构设计中，需要考虑结构的整体稳定性，以确保结构不会发生失稳和倒塌。

稳定性设计要充分考虑结构的几何形状、重心位置、支座条件等因素，采用合适的稳定性设计有助于提高结构的抗风、抗震能力。

参数五：耐久性耐久性是指建筑结构能够在长期使用条件下保持强度、刚度和稳定性的能力。

在建筑结构设计中，需要考虑结构的耐久性，以确保结构能够长期使用而不会出现损坏和退化。

耐久性设计要充分考虑结构材料的性质、外界环境的影响，采用合适的防护措施有助于延长结构的使用寿命。

参数六：经济性经济性是指在保证结构安全、稳定和耐久的前提下，以最少的材料和成本达到设计要求。

在建筑结构设计中，需要考虑结构的经济性，以确保在有限的资源条件下实现设计目标。

经济性设计要充分考虑结构的材料选择、结构形式和施工工艺，采用合适的经济性设计有助于减少成本和资源消耗。

强度、刚度、稳定性

提高弯曲强度的措施
一、合理安排梁的受力情况合理安排作用在梁上的荷载，可以降低梁的最大弯矩。从而提高梁的强度
1、使集中力分散
2、减小跨度
二、合理选择截面
当弯矩值一定时，横截面上的最大正应力与弯曲截面系数成反比，即弯曲截面系数W，越大越好。另一方面，横截面面积越小，梁使用的材料越少，自重越轻，即横截面面积A，越小越好。
对于内外径分别为 d 、D 的空心圆截面
Wz
Iz y max
D4(14)/64 D3 (14)
D/2
32
弯曲切应力
1. 矩形截面梁的弯曲切应力109
y h， 2
即横截面上、下边缘各点处：
0
y =0，即中性轴上各点处：
max
3 2
FQ bh3 2F来自 A2. 工字形截面梁的弯曲切应力111 腹板上的切应力
EI
F M(x) C1和C2为待定常数，根据压杆的约束边界条件来确定，在两端铰支的情况下，
x w w(x) 边界条件为
Oy
y
w(0)w(l)0
O
F
(a)
(b)
C 20 , C 1sikn l0
x F
EI Oy (a)
x F M(x)
x w w(x) y
O F (b)
w (x ) C 1sikn x C 2ck ox s C 20 , C 1sikn l0
强度、刚度、稳定性
梁的弯曲应力与强度计算
1 梁弯曲时横截面上的正应力 2 弯曲切应力 3 梁的强度计算 4 提高弯曲强度的措施
梁弯曲时横截面上的正应力
横弯曲和纯弯曲102
平面弯曲时梁的横截面上有两个内力分量：弯矩和剪力。

强度、刚度、稳定性

结构失效的三种模式：强度、刚度、稳定。

强度因为直观，最好理解。

强度问题通常表现为构件受力拉断/压溃了，定量描述就是某点应力大于了材料强度。

强度：材料抵抗永久（塑性）变形或断裂的能力；1.刚度问题表现为构件受力后变形大，定量描述就是变形大于变形允许值。

刚度与强度不同，构件没坏，只是变形大，实质上体现的更多是功能性要求。

刚度：材料抵抗弹性变形的能力刚度要求：在载荷作用下，构件即使有足够的强度，但若变形过大，仍不能正常工作。

2.稳定性要求一些受压力作用的细长杆，如千斤顶的螺杆、内燃机的挺杆等，应始终维持原有的直线平衡形态，保证不被压弯。

稳定性要求就是指构件应有足够的保持原有平衡形态的能力。

失稳并不是翻倒而是不能恢复原有稳定形状从建筑规范的解释就是高宽比，即高度和建筑横向跨度的比例，比如说砖墙同样的高度和长度，砖墙越厚，底部面积越大越不容易倒。

稳定性：结构维持其原有平衡状态的能力。

刚度是与变形有关，这个变形过程是渐进。

而稳定性是在强度和刚度都满足的情况下依然可能发生的现象，其变形过程是跳跃的。

稳定性：工程中有些构件具有足够的强度、刚度，却不一定能安全可靠地工作。

当F小于某一临界值F cr，撤去轴向力后，杆的轴线将恢复其原来的直线平衡形态(图b)，则称原来的平衡状态的是稳定平衡。

当F增大到一定的临界值F cr，，撤去轴向力后，杆的轴线将保持弯曲的平衡形态，而不再恢复其原来的直线平衡形态(图c)，则称原来的平衡状态的是不稳定平衡。

稳定的平衡状态和不稳定状态之间的分界点称为临界点，临界点对应的载荷称为临界荷载。

用Fp cr表示。

压杆从直线平衡状态转变为其他形式平衡状态的过程称为称为丧失稳定，简称失稳，也称屈曲，屈曲失效具有突发性，在设计时需要认真考虑。

写出强度刚度稳定性的概念

写出强度刚度稳定性的概念强度是指物体抵抗外力破坏的能力，或者说是物体的抵抗外界力量的能力。

这种力量可以是拉力、压力、剪力、弯曲力等。

而刚度则是一个物体对外部力量的响应程度，或者说是物体对应力的变化的反应程度。

刚度越高，物体在受到外力作用下的变形就越小。

而稳定性则是指物体受到外力作用时，不会发生失稳或破坏的能力。

强度、刚度和稳定性是物体力学性质的重要指标，对于材料的设计和结构的安全性都起到了重要的作用。

首先来谈谈强度，强度是一个物体在承受外界力量作用下保持稳定的能力。

强度的大小可以反映了材料的抗压力、抗拉力、抗剪力以及抗弯曲等性能。

高强度的材料具有较高的承载能力，能够经受更大的力量而不会破坏。

相比之下，低强度的材料则容易变形或断裂。

因此，在设计材料和结构时，需要根据实际情况选择具有合适强度的材料，以确保其在承受外力时能够保持稳定和不发生破坏。

刚度则是物体在受力时的变形程度。

刚度越高，物体在受到外力作用下的变形越小，反之，刚度越低，物体的变形就越大。

例如，对于弹簧，刚度越高，当受到一定的外力时，变形就越小，恢复力也越大。

而刚度越低的弹簧，则受到外力后变形较大，恢复力也相对较小。

因此，在设计材料和结构时，需要根据应用场景的需要来确定所需的刚度，选择合适的材料或结构，以满足相应的要求。

稳定性是指物体受到外力作用时不会发生失稳或破坏的能力。

稳定性不仅与物体自身的形状和结构有关，还与作用在物体上的外力大小、方向以及施力点位置等因素有关。

一个稳定的物体不会因为外力的作用而倒塌、崩溃或发生形变。

相反，当物体失去稳定性时，就容易发生变形、崩溃或破坏。

例如，在建筑物的设计中，为了提高结构的稳定性，需要考虑建筑物的层高、墙体的承重能力、地基的稳固性等因素，以确保其在受到地震、风力等外力作用时能够保持稳定。

强度、刚度和稳定性是相互关联的。

虽然它们是不同的概念，但它们之间存在密切的联系。

例如，在设计材料和结构时，需要在保证其足够强度的基础上，尽可能提高其刚度和稳定性，以确保其在受到外力作用时不会发生破坏或失稳。

工程中块体的强度、刚度和稳定性分析

工程中块体的强度、刚度和稳定性分析
工力09-1班
焦波波李海东高清毅邓戎龙
第一节块体理论
1.1块体理论介绍 1.2块体的分类 1.3块体理论的基本假设
1.1块体理论介绍
块体理论是基于自然界中岩体(含大量结构面的岩石所组成的结构体)针对过去将岩体作为弹性的均质连续体而提出的一种完全不同的认识。块体理论认为，岩体是被断层、节理裂隙、层面以及软弱夹层等结构面切割许多坚硬岩块所组成的结构体而形成的非均质连续体。运用该理论对岩体进行稳定分析时，把岩体看作是刚性块体组成的结构体，破坏机理为刚性块体沿软弱结构面滑移，力学模型为刚性平移。

引入内摩擦角，并定义 f tan ，这个准则在平面上是一条直线。当此应力圆与式(3-1)所表示的直线相切时，即发生破坏。根据材料力学： ( 1 3 ) ( 1 3 ) cos 2
1 ( 1 3 ) sin 2 2 库仑准则在主应力平面上的表示:
第三节块体的强度及刚度计算
3.1强度及刚度介绍 3.2岩石的强度理论 3.3岩体的强度分析
3.1强度及刚度介绍
强度是指材料承受外力而不被破坏(不可恢复的变形也属被破坏)的能力.根据受力种类的不同分为以下几种: (1)抗压强度--材料承受压力的能力。 (2)抗拉强度--材料承受拉力的能力。 (3)抗弯强度--材料对致弯外力的承受能力。 (4)抗剪强度--材料承受剪切力的能力。
摩尔库伦准则在主应力平面上的关系
对于莫尔—库仑准则，需要以下指出三点：（1）库仑准则是建立在实验基础上的破坏判据。（2）库仑准则和莫尔准则都是以剪切破坏作为其物理机理，但是岩石试验证明：岩石破坏存在着大量的微破裂，这些微破裂是张拉破坏而不是剪切破坏。

材料力学概念整理

1.强度：抵抗破坏的能力；刚度：抵抗变形的能力；稳定性：构建抵抗失稳、维持原有平衡状态的能力;2.材料的三个基本假设：连续性假设、均匀性假设、各向同性假设变形的两个基本假设：小变形假设、线弹性假设3.基本变形：轴向拉伸压缩、剪切、扭转、弯曲;4.内力：因外力作用而引起的物体内部各质点相互作用的内力的该变量,即由外力引起的“附加内力”,简称内力;5.应力：受力杆件在截面上各点处的内力的大小和方向一点处分布内力的集度,来表明内力左右在该点处的强弱程度;6.低碳钢拉伸四个阶段：弹性阶段、屈服阶段滑移线、强化阶段、紧缩阶段;7.冷作硬化：在常温下降钢材拉伸超过屈服阶段,卸载再重新加载时,比例极限提高而塑性降低的现象提高强度,降低塑性;8.应力集中：由于截面尺寸突然改变而引起的局部应力急剧增大的现象;9.轴：工程中常把以扭转为主要变形构件;10.扭转；杆件两端受到两个作用面垂直于杆轴线的力偶的作用,两力偶大小相等,转向相反,使杆的各截面绕轴线做相对转动产生的变形;11.切应力互等定理：在单元体相互垂直的两个平面上,沿垂直于两面交线作用的切应力必然成对出现,且大小相等,方向共同指向或背离该两面的交线;12.梁：凡是以弯曲变形为主要变形的构件通常称为梁;13.弯曲：在一对转向相反,作用在杆的纵向平面内的外力偶作用下,直杆将在该轴向平面内发生弯曲,变形后的杆轴线将弯成曲线,这种变形形式称为弯曲;14.叠加原理：几个外力共同作用所引起的某一量值支座反力,内力,应力,变形,位移值等于每个外力单独作用所引起的该量量值的代数和,这是力学分析的一个普遍原理,称为叠加原理;15.纯弯曲：平面弯曲梁的横截面上,只有弯矩,而无剪力;横力弯曲：既有弯矩又有剪力的弯曲;16.中性层：由于变形的连续性,纵向纤维从受压缩到受拉伸的变化之间,必然存在着一层既不受压缩、又不受拉伸的纤维,这层纤维称为中性层;17.挠度：用垂直于梁轴线的线位移代表横截面形心的线位移;转角：绕本身的中性轴转过一个角度;18.应力状态：受力构件内一点处各个不同方位截面上的应力的大小和方向情况,称为一点出的应力状态;19.单元体：为了研究受力构件一点处的应力状体,可围绕该点取出一微小,正六面体,称为单元体;20.主平面、主应力：对于受力构件内任一点,总可以找到三对相对垂直的平面,在这些面上只有正应力而没有切应力,这些切应力为零的平面的平面称为主平面,其上正应力称为主应力;21.截面核心：压杆横截面上只产生压应力时压力作用区域;对于偏心受压构件,为避免截面产生拉应力,要求偏心压力作用在横截面性心附近的某个区域内,此区域称为截面核心22.临界压力：23.失稳：压杆从稳定平衡状态转化为不稳定平衡状态,这种现象称为丧失稳定性,简称失稳;材料力学的简答题1、中材料的三个弹性常数是什么它们有何关系材料的三个弹性常数是弹性模量E,剪切弹性模量G和泊松比μ,它们的关系是G=E/21+μ;2、何谓挠度、转角挠度：横截面形心在垂直于梁轴线方向上的线位移; 转角：横截面绕其中性轴旋转的角位移;3、强度理论分哪两类最大应切力理论属于哪一类强度理论Ⅰ.研究脆性断裂力学因素的第一类强度理论,其中包括最大拉应力理论和最大伸长线应变理论；Ⅱ. 研究塑性屈服力学因素的第二类强度理论,其中包括最大切应力理论和形状改变能密度理论;4、何谓变形固体在材料力学中对变形固体有哪些基本假设在外力作用下,会产生变形的固体材料称为变形固体;变形固体有多种多样,其组成和性质是复杂的;对于用变形固体材料做成的构件进行强度、刚度和稳定性计算时,为了使问题得到简化,常略去一些次要的性质,而保留其主要性质;根据其主要的性质对变形固体材料作出下列假设;1.均匀连续假设;2.各向同性假设;3.小变形假设;5、为了保证机器或结构物正常地工作,每个构件都有哪些性能要求强度要求、刚度要求和稳定性要求;6、用叠加法求梁的位移,应具备什么条件用叠加法计算梁的位移,其限制条件是,梁在荷载作用下产生的变形是微小的,且材料在线弹性范围内工作;具备了这两个条件后,梁的位移与荷载成线性关系,因此梁上每个荷载引起的位移将不受其他荷载的影响; 7、列举静定梁的基本形式简支梁、外伸梁、悬臂梁; 8、列举减小压杆柔度的措施1加强杆端约束2减小压杆长度,如在中间增设支座3选择合理的截面形状,在截面面积一定时,尽可能使用那些惯性矩大的截面; 9、欧拉公式的适用范围只适用于压杆处于弹性变形范围,且压杆的柔度应满足：λ≥λ1= 10、列举图示情况下挤压破坏的结果一种是钢板的圆孔局部发生塑性变形,圆孔被拉长；另一种是铆钉产生局部变形,铆钉的侧面被压扁;11、简述疲劳破坏的特征1构件的最大应力在远小于静应力的强度极限时,就可能发生破坏；2即使是塑性材料,在没有显著的塑性变形下就可能发生突变的断裂破坏；3断口明显地呈现两具区域：光滑区和粗糙区;12、杆件轴向拉伸压缩时的强度条件可以解决哪几面的问题1强度校核;已知杆件的尺寸、承受的载荷以及材料的许用应力,验证强度条件不等式是否成立;2截面设计;已知杆件承受的载荷以及材料的许用应力,确定杆件的横截面尺寸,再由横截面积进而计算出相关的尺寸;3确定许可载荷;已知杆件的尺寸及材料的许用应力,确定结构或机器的最大载荷,得到最大轴力后,再由平衡条件确定机器或结构的许可载荷; 13、在推导纯弯曲正应力公式时,作了哪些基本假设平面假设：梁弯曲变形后,其横截面仍然保持为一平面,并仍与变形后梁的轴线垂直,只是转了一个角度;这个假设称为平面假设;14、正应力的“正”指的是正负的意思,所以正应力恒大于零,这种说法对吗为什么这种说法不对;正应力的“正”指的是正交的意思,即垂直于截面;其本身有正负规定：拉为正,压为负;15、简述梁弯曲时,横截面上的内力剪力和弯矩的正负符号的规定1剪力如对梁段内任意点有产生顺时针转向趋势为正,反之为负;2弯矩如使梁段弯曲变形的下凸者为正,反之为负; 16、试述影响构件疲劳极限的因素因素：1构件的外形的影响2构件尺寸的影响3表面质量的影响4表面强度的影响;17、何谓弹性变形和塑性变形弹性变形——载荷撤除后,可完全恢复的变形塑性变形——载荷撤除后,不可恢复的变形18、试简述提高梁高弯曲强度的主要措施;1选用合理的截面2采用变截面梁3适当布置载荷和支座位置19、内力和应力有何区别有何联系1两者概念不同：内力是杆件收到外力后,杆件相连两部分之间的相互作用力：应力是受力杆件截面上某一点处的内力分布集度,提及时必须明确指出指出杆件、截面和点的位置2两者单位不同：内力——KN、KN·m,同力或力偶的单位;应力——N/m2或N/mm2,Pa帕或MPa兆帕3两者的关系：整个截面上各点处的应力总和等于该截面上的内力;在弹性范围内,应力与内力成正比; 20、为什么不用危险应力作为许用应力不允许超过的应力值统称为极限应力,也叫危险应力;为了保证构件能安全地工作,还须将其工作应力限制在比极限应力危险应力更低的范围内,也就是将材料的破坏应力危险应力打一个折扣,即除以一个大于1的系数n以后,作为构件工作应力所不允许超过的数值,这个应力值称为材料的许用应力;如果直接把危险应力作为许用应力,构件破坏的几率大些,不能保证构件充分的安全; 21、当传递的功率不变时,改变轴的转速对轴的强度和刚度有什么影响M=9550N/n,τ=T/Wτ≤τΦ=T/GIP×180/π≤Φ;①n提高,M降低；T降低,则τ、Φ都降低,提高了轴的强度和刚度;②n降低,M提高；T提高,则τ、Φ都提高,降低了轴的强度和刚度; 22、何为主应力何为主平面剪应力等于零的平面,叫主平面；主平面上的正应力叫主应力;23、材料有哪两种基本破坏形式铸铁试件的扭转破坏,属于哪一种破坏形式各种材料因强度不足而发生的破坏形式是不同的,但主要的破坏形式有两类,一是屈服破坏,另一类是断裂破坏;试件受扭,材料处于纯剪切应力状态,在试件的横截面上作用有剪应力,同时在与轴线成±450的斜截面上,会出现与剪应力等值的主拉应力和主压应力; 低碳钢的抗剪能力比抗拉和抗压能力差,试件将会从最外层开始,沿横截面发生剪断破坏,而铸铁的抗拉能力比抗剪和抗压能力差,则试件将会在与杆轴成450的螺旋面上发生拉断破坏;铸铁试件的扭转碱坏,属于断裂破坏．24、强度理论解决问题的步骤解决问题的步骤：如果一点处于复杂应力状态下,可以先求出该点处的三个主应力σ1,σ2和σ3;它们可以计算出与某个强度理论相应的相当应力σxd,则强度条件要求σxd≤σ;25、什么事失效材料力学中失效包括哪几种形式不能保持原有的形状和尺寸,构件已不能正常工作,叫失效;材料力学中的失效包括强度失效、刚度失效和稳定性失效三种; 26、如何解释超静定问题未知数多于可被应用的独立平衡方程数,不能用静力学平衡方程完全确定全部未知数的问题;27、实际挤压面是半圆柱面时,计算挤压应力时如何确定挤压面的面积是否按半圆柱面来计算面积挤压面是半圆柱面时,挤压面面积按其正投影计算;28、拉压杆通过铆钉连接时,连接处的强度计算包括哪些计算包括1铆钉的剪切强度计算；2铆钉的挤压强度计算：3拉压杆的抗拉压强度计算;29、什么是塑性材料和脆性材料一般把延伸率大于5%的金属材料称为塑性材料如低碳钢等;而把延伸率小于5%的金属材料称为脆性材料如灰口铸铁等;在外力作用下,虽然产生较显著变形而不被破坏的材料,称为塑性材料;在外力作用下,发生微小变形即被破坏的材料,称为脆性材料; 30、30.简述应力集中的概念实际上很多构件由于结构或工艺等方面的要求,一般常有键槽、切口、油孔、螺纹、轴肩等,因而造成在这些部位上截面尺寸发生突然变化;这种由于截面尺寸的突变而产生的应力局部骤增的现象,工程上称为应力集中;1、低碳钢的拉伸试验答：使用试验机及相关的试件设备仪器绘制出试件的拉伸图,即：P-△L曲线,形象的饭引出低碳钢材料的变形特点以及各阶段受力和变形的关系,并分析得出低碳钢的相关参数,由此来分析判断低碳钢材料的弹性与塑性性能与承载能力;试验过程分为四个阶段：1.弹性阶段；2.屈服阶段；3.强化阶段；4.颈缩阶段;综上：分析低碳钢材料的变形过程,通过绘制并分析P-△L曲线以及相关的参数,求解得到低碳钢材料的强度极限、拉伸强度极限、延伸率和截面收缩率;2、为什么轴向拉伸时,横截面的正应力分布式平均分布的; 答：受拉伸的杆件变形前为平面的很截面,变形后仍为平面,仅沿着轴线产生了相对的评议且仍与杆件的轴线垂直,犹豫材料的均匀性、连续性假设可以推断出轴力在横截面上的分布式均匀的,且都垂直于横截面,故横街面上的正应力也是均匀分布的;3、剪应力互等定理;答：剪应力互等定理：在材料中取一个正六面单元体,在这个单元体上两个相互垂直的平面上,剪应力必然成对存在,且数值相等,其方向共同指向或共同背离这两个平面的交线棱线;4、叠加原理及其运用答：由力的作用独立性知,在材料的位移、应力、应变、内力等与外力成线性关系的条件下,力的作用是相互独立的,可以把每一个力的效果矢量叠加,得到一等效合力,或合力偶;在材料力学里面,用到的地方是：叠加法求挠度,转角；叠加法求弯矩；超静定问题的求解;5、冬天水管冻裂的原因;答：在冬天低温条件下,水由液态凝结成固态,体积膨胀,由此产生对水管的膨胀挤压应力,将水管看成薄壁构建,由于水管本身的材料属性原因,在低温条件下,水管的脆性增强,强度极限降低,塑性抗拉强度降低,在一定条件下水管承受不住水结冰后产生的应力,发生破裂现象;6、连接杆的三种可能的破坏形式答：1.剪切破坏形式；2.挤压破坏形式；3.塑性变形扭转破坏形式;。

强度、刚度、稳定性,构件安全工作条件

什么是强度、刚度、稳定性，构件安全工作条件是什么？强度金属材料在外力作用下抵抗永久变形和断裂的能力称为强度。

按外力作用的性质不同，主要有屈服强度、抗拉强度、抗压强度、抗弯强度等，工程常用的是屈服强度和抗拉强度，这两个强度指标可通过拉伸试验测出强度是指零件承受载荷后抵抗发生断裂或超过容许限度的残余变形的能力。

也就是说，强度是衡量零件本身承载能力（即抵抗失效能力）的重要指标。

强度是机械零部件首先应满足的基本要求。

机械零件的强度一般可以分为静强度、疲劳强度（弯曲疲劳和接触疲劳等）、断裂强度、冲击强度、高温和低温强度、在腐蚀条件下的强度和蠕变、胶合强度等项目。

强度的试验研究是综合性的研究，主要是通过其应力状态来研究零部件的受力状况以及预测破坏失效的条件和时机。

强度是指材料承受外力而不被破坏(不可恢复的变形也属被破坏)的能力.根据受力种类的不同分为以下几种:(1)抗压强度--材料承受压力的能力.(2)抗拉强度--材料承受拉力的能力.(3)抗弯强度--材料对致弯外力的承受能力.(4)抗剪强度--材料承受剪切力的能力.刚度受外力作用的材料、构件或结构抵抗变形的能力。

材料的刚度由使其产生单位变形所需的外力值来量度。

各向同性材料的刚度取决于它的弹性模量E和剪切模量G(见胡克定律)。

结构的刚度除取决于组成材料的弹性模量外，还同其几何形状、边界条件等因素以及外力的作用形式有关。

分析材料和结构的刚度是工程设计中的一项重要工作。

对于一些须严格限制变形的结构（如机翼、高精度的装配件等），须通过刚度分析来控制变形。

许多结构（如建筑物、机械等）也要通过控制刚度以防止发生振动、颤振或失稳。

另外，如弹簧秤、环式测力计等，须通过控制其刚度为某一合理值以确保其特定功能。

在结构力学的位移法分析中，为确定结构的变形和应力，通常也要分析其各部分的刚度。

刚度是指零件在载荷作用下抵抗弹性变形的能力。

零件的刚度（或称刚性）常用单位变形所需的力或力矩来表示，刚度的大小取决于零件的几何形状和材料种类（即材料的弹性模量）。

第3章杆件的强度刚度与稳定性介绍

正方形截面边长：a3 A3 2.27 1.5m 1，取 a3 1.6m，则 A3 2.56m2。
3.等直柱与阶梯柱用材比较设等直柱和梯形柱体积为 V 1 、V 2
V 1 A l 3 .2 4 2 4 7.7 7 m 6 3 阶梯柱省材
V 2 ( A 1 A 2 A 3 ) 3 l ( 1 .4 1 4 .9 2 6 .5 ) 8 6 4 .6 7 m 3 8
【解】 1.计算轴力
用横截面 n—n ，在距顶端为 x 处截杆，并取
x
上部分为对象。由平衡方程：
n
n
N (x ) [P W (x ) ] (P A x ) （A）
由（A）式可得轴力图。
自重
l = 24 m
2.设计横截面（1）等直杆的柱由（A）式知，当 x＝l 时，
Nmax(PAl。) 根据强度条件有
易断难断
（有关）
杆之材料
杆之截面形状大小
截面应力
杆之材料
材料强度
3.1.1 应力的概念
截面分成同样大小（共25个）的单位正方形
N
N
内力在各正方形的分布应力
max

（如
、…、
V
（1）若内力 N 垂直于截面且过形心，则从 1 到 25 皆相等，即 25 个单位面积力是
均匀分布的。
力为。
讨论
M y Iz
I z —— 截面的惯性矩。
① 当 y＝0 时，即在中性轴上， 0 ；当 y ymax 时，即在梁的上下边缘，
压（拉）应力的绝对值皆为最大。
② 梁在纯弯曲段内，梁的横截面上的弯矩 M 为一常数。
③ 沿梁宽 b 的各点正应力，其 y 值若相同，则值就不变。

轴结构设计的基本要求

轴结构设计的基本要求
轴结构设计是指在机械设备中，对于轴的使用和设计方法的总称。

对于轴的结构设计，有以下几个基本要求。

1.强度要求：轴的强度是设计的一个重要方面，需要考虑到承受
的载荷和力矩等因素，才能确定合适的材料和尺寸。

2.刚度要求：轴的刚度直接影响到机械设备的工作性能，刚度越大，失配的可能性就越小，精度也越高。

3.稳定性要求：轴的稳定性就是指轴能够承受震动、突然负载等
外界因素的影响，不会发生任何的变形或破裂现象。

4.平衡要求：轴在使用过程中，如果出现了不平衡现象，就会使
得机械设备的工作出现问题。

因此，设计时需要考虑轴的平衡性。

5.装配配合要求：轴与相邻零件的配合是设计的重要方面，使得
机械设备能够保持稳定和精确的运行。

6.可靠性要求：轴结构设计需要考虑到耐久性、使用寿命、维护
保养等诸多方面，以最大程度地保证设备的可靠性和持久性。

综上所述，轴结构设计的基本要求是强度、刚度、稳定性、平衡、装配配合和可靠性。

只有在满足这些基本要求的基础上，才能有效地
提高机械设备的工作性能。

方管受力计算公式

方管受力计算公式摘要：一、方管简介二、方管受力计算公式概述三、方管受力计算公式推导1.强度公式2.刚度公式3.稳定性公式四、方管受力计算公式应用实例五、总结正文：方管，又称为方型管，是一种四边形截面的金属管道。

由于其结构稳定、承载能力强，广泛应用于建筑、机械、汽车等行业。

为了更好地利用方管，了解其受力计算公式至关重要。

方管受力计算公式主要包括三个部分：强度公式、刚度公式和稳定性公式。

强度公式用于计算方管在受力情况下的最大承载能力。

根据强度理论，强度公式可以表示为：σ= F/A，其中σ为强度，F为受力，A为面积。

刚度公式用于计算方管在受力情况下的形变程度。

根据弹性理论，刚度公式可以表示为：E = F/ΔL，其中E为刚度，F为受力，ΔL为形变量。

稳定性公式用于计算方管在受力情况下的稳定性。

根据稳定性理论，稳定性公式可以表示为：N = W/G，其中N为稳定性，W为重心到支撑点的距离，G为重心。

了解了方管受力计算公式后，我们来看一个应用实例。

假设一个边长为10cm的方管，受力为100N，如何计算其强度、刚度和稳定性？根据强度公式，我们可以计算出强度σ= 100N / (10cm * 10cm) = 10000000 N/m。

根据刚度公式，我们可以计算出刚度E = 100N / (10cm * 10cm *3.14159) = 1577999.04 N/m。

根据稳定性公式，我们可以计算出稳定性N = 重心到支撑点的距离/ 重心。

首先需要确定重心位置，假设重心位于方管中心，则重心到支撑点的距离为5cm。

假设重心质量为50N，则稳定性N = 5cm / 50N = 0.1 m。

通过以上计算，我们可以对方管的受力情况进行全面了解，从而更好地利用方管。

建筑力学(32)总复习汇总

两个物体只能绕着销钉的轴线自由转动，但不能相对移动。
6 固定端约束(固定支座）
特点：不允许约束与被约束物体之间有任何形式的相对运动，被约束物体既不能移动也不能转动。
MA Fx
A
Fy
三、变形固体及其基本假设
在研究材料的强度、刚度、稳定性问题时，不能将物体视为刚体，而应视为变形体。在理论分析时，为了简化问题，作如下假设：
3、合力矩定理平面内合力对任一点之矩，等于各分力对同
一点之矩的代数和。
M0 (R) M0 (F1 ) M0(F2 ) ... M0 (Fn )
n
M0(Fi )
F1
i 1
R
o
F2
三、力偶与力偶矩
1、力偶 : 作用在同一物体上的两个大小相等,方向相反,不共线的平行力叫力偶。
2、力偶矩：力偶不能引起物体的移动，只能引起物体的转动，其转动效应用力偶矩矢量度量。 3、力偶矩大小
外效应—改变物体运动状态的效应内效应—引起物体变形的效应
力的效应取决于力的大小、方向、作用点对于刚体，力的效应取决于力的：大小、方向、作用线
2、静力学公理
公理一 (二力平衡公理)
要使刚体在两个力作用下维持平衡状态，必须也只须这两个力大小相等、方向相反、沿同一直线作用。
二力构件：在两个力作用下处于平衡的构件称为二力构件。
1、连续性假设 2、均匀性假设 3、各向同性假设 4、线弹性（完全弹性） 5、小变形满足前面4个条件的物体称为理想弹性体
四、杆件的基本变形形式
杆件的基本变形形式有下列四种： 1．轴向拉伸或轴向压缩 2．剪切 3．扭转 4．弯曲
五、杆件的失效强度失效、刚度失效、稳定性失效。

各种结构体系结构设计重点考虑的内容

各种结构体系结构设计重点考虑的内容在进行各种结构体系结构设计时，我们需要考虑以下几个重要的内容：1.重量和重心位置：结构的重量对于定义设计的负载和要求至关重要。

在设计过程中，我们需要评估结构的质量，并确保其与预期负载相匹配。

同时，结构的重心位置也需要考虑，以确保整体的稳定性和平衡性。

2.强度和刚度：结构的强度和刚度是确保结构能够承受载荷和外部环境力量的重要因素。

我们需要考虑材料的强度和刚度特性，以选择合适的材料，并设计结构以满足所需的强度和刚度要求。

3.稳定性：在结构设计中，稳定性是指结构在受到外力作用时不发生失稳或倒塌的能力。

我们需要评估结构的稳定性，以确定是否需要采取额外的稳定化措施，如支撑结构或加强措施，以确保结构的安全性。

4.持久性和耐久性：结构的持久性和耐久性是指结构在使用寿命内能够保持良好的功能和性能的能力。

我们需要考虑温度、湿度、腐蚀、疲劳等因素对结构的影响，并采取相应的措施来提高结构的持久性和耐久性。

5.施工和维护的便利性：结构的施工和维护的便利性是指结构在施工和维护过程中的易用性和可行性。

我们需要考虑结构的组装和拆卸过程，以及对结构进行维护和修复的便利性，以提高结构的效率和可持续性。

6.成本效益：在结构设计过程中，我们需要考虑结构的成本效益，以确保结构的设计是经济可行的。

这涉及到材料的选择和优化、结构的简化和标准化等方面，以减少成本并提高效率。

7.美学和人性化设计：除了功能性，结构的美学和人性化设计也是重要考虑因素之一、我们需要考虑结构的外观、形状和颜色等方面，以确保结构与周围环境和用户需求相协调。

8.可持续性：结构的可持续性考虑了对环境的影响和资源利用效率。

我们需要考虑材料的可再生性、结构的能源效率和废物管理等方面，以确保结构的可持续发展和环境友好性。

综上所述，各种结构体系结构设计需要综合考虑重量和重心位置、强度和刚度、稳定性、持久性和耐久性、施工和维护的便利性、成本效益、美学和人性化设计以及可持续性等方面的内容。

2.杆件的强度、刚度和稳定性

第二章杆件强度、刚度和稳定的基本概念1．我们在计算或者验算结构构件时，一定要从三个方面来计算或者验算，即杆件的强度、刚度和稳定性。

2．杆件强度的基本概念：结构杆件在规定的荷载作用下，保证不因材料强度发生破坏的要求，称为强度要求。

即必须保证杆件内的工作应力不超过杆件的许用应力，满足公式σ＝N/A≤[σ]3. 刚度的基本概念：结构杆件在规定的荷载作用下，虽有足够的强度，但其变形不能过大，超过了允许的范围，也会影响正常的使用，限制过大变形的要求即为刚度要求。

即必须保证杆件的工作变形不超过许用变形，满足公式 f≤[f]。

梁的挠度变形主要由弯矩引起，叫弯曲变形，通常我们都是计算梁的最大挠度，简支梁在均布荷载作用下梁的最大挠度作用在梁中，且fmax＝5ql4/384EI。

由上述公式可以看出，影响弯曲变形（位移）的因素为：（1）材料性能：与材料的弹性模量E成反比。

（2）构件的截面大小和形状：与截面惯性矩I成反比。

（3）构件的跨度：与构件的跨度L的2、3或4次方成正比，该因素影响最大。

4. 杆件稳定的基本概念：在工程结构中，有些受压杆件比较细长，受力达到一定的数值时，杆件突然发生弯曲以致引起整个结构的破坏，这种现象称为失稳，也称丧失稳定性。

因此受压杆件要有稳定的要求。

两端铰接的压杆，临界力的计算公式：临界力的大小与下列因素有关：1)压杆的材料：同样大的截面，钢柱的 Pij 比混凝土大，混凝土柱的Pij 比木柱大，因为钢的弹性模量比混凝土的弹性模量大，混凝土的弹性模量比木材大。

2)压杆的截面形状与大小：截面大而导致惯性矩I大的不易失稳。

3)压杆的长度l0越大，临界力越小，越容易失稳。

4)压杆的支撑情况：当柱的一端固定，一端自由时：l0=2l当柱的一端固定，一端铰接时：l0=0.7l当柱的两端铰接时： l0=l当柱的两端固定时： l0=0.5l。

水工建筑物的强度、刚度和稳定性怎么计算

水工建筑物的强度、刚度和稳定性怎么计算一、构造的强度、刚度和稳定性。

工程构造的首要功能，是要能承载和传递荷载（荷载是指使构造或构件产生内力和变形的外力及其它因素）。

要传递荷载，首先是要能承受荷载。

什么叫做能承受荷载？在工程上有三个基本标准。

这三个基本标准就是：强度、刚度和稳定性。

什么是强度？强度是指材料或构造能承受多大的载荷而不破坏。

简单的例子，就是给一根杆件施加力，这个力大到一定程度就把它掰断了，这个杆件在外力作用下发生破坏时出现的最大应力，就是极限强度，也可称为破坏强度（有些材料在到达极限强度前还有个屈服强度，这里不细说）。

什么是刚度？刚度是指材料或构造在受力时抵抗弹性变形的能力。

建筑构造在使用上有变形极限的要求，如果变形太大，虽然可能还没有破坏，但实际上已经失去了它的使用功能。

但还存在一种情况：可能构造既还未破坏也未变形太大，但却已失去了它作为构造的功能，这就是构造的稳定性问题。

什么是构造的稳定性？所谓构造的稳定性，是指构造在外载荷的作用下，能够保持原有平衡状态的能力。

如果构造在外荷载作用下不能保持原有平衡状态，就叫做“失稳比方房屋建筑构造的压杆稳定问题等。

水工建筑上常遇到的是抗滑稳定和抗倾稳定问题。

比方一个重力坝，它功能是能挡水，有一种情况：即它的材料被破坏了，或变形了，这就是强度或刚度问题；但也可能有一种情况：它内部的材料可能并没有破坏或变形，但是被水平力推动了，或者被倾覆了，那它也已经不能发挥挡水功能了，要造成巨大的灾害。

这就是重力坝的抗滑稳定和抗倾稳定。

本文主要讨论的仅为水工建筑物的稳定计算问题。

另外正如文章标题所示的，本文只是浅谈和科普性质，并未深入探讨。

二、水工建筑物抗滑、抗倾稳定问题概述水工建筑物的抗滑稳定和抗倾稳定问题，比方重力坝的稳定、水闸闸室的稳定、泵站泵房的稳定、挡土墙的稳定等等，基本上都可以归结为一个简单的模型，如下列图所示:上图中，水平方向的合力2P,铅直方向的合力2肌顺时针方向的合力矩顺时针，逆时针方向的合力矩2M逆时针。