承载能力分析
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
注意：截面不能选在外力作用点处的截面上。 • 内力图：表示内力随截 面位置变化的曲线。 作图方法： 用平行于杆轴线的x坐 标表示横截面位置，用垂 FN 直于x的坐标FN表示横截面 内力的大小，按选定的比 例，把内力表示在x-FN坐标 系中，描出的 m F F
m
x
2.应力
• 应力的概念： • 内力在截面上的集度称为应力．
二、变形固体及其基本假设
• 2. 变形 ——构件在载荷作用下，其形状和尺寸发生变化的 现象； 变形固体的变形通常可分为两种： • 弹性变形——载荷解除后变形随之消失的变形 • 塑性变形——载荷解除后变形不能消失的变形 • 材料力学研究的主要是弹性变形，并且只限于弹性 小变形，即变形量远远小于其自身尺寸的变形
轴向拉伸与压缩
剪切与挤压
扭转
弯曲
两种或两种以上的基本变形组合而成的， 称为组合变形。
四、内力、截面法与应力
1.内力和内力图
外力:构件所受其他物体对它的 作用力.包括主动力和约束反力。
内力： 外力作用引起的杆件内部相互 作用力的改变量。
注意:内力随外力 的大小而变化,与 构件承载能力密切 相关.
在构件承载能力的问题中，考察物体的平衡时，仍沿用 “刚体”的力学模型。
三、杆件变形的基本形式
1、承载能力分析研究的对象的几何特点 杆件—横向尺寸远小于纵向尺寸的构件
轴线
横截面
截面形心
在研究问题时，往往将杆件的外形因素忽略，对 其抽象、简化为计算简图: 用 简单的线条、符号表示工程构件和机构等。
2、杆件变形的基本形式
简易压力机横梁、连杆受力可能破坏
构件受力实例2
变速器传动轴受力变形、工作失稳
齿轮
传动轴
பைடு நூலகம்
构件承载能力的要求
构件应具备足够的强度，以保证在规定 的使用条件下不致发生破坏。 构件应具备足够的刚度，以保证在规定 的使用条件下不产生过量的变形。 构件应具备足够的稳定性，以保证在规 定的使用条件下不产生失稳现象。
承载能力分析的任务
静力分析
受力分析 内力分析
失效分析 应力分析
强度设计 刚度设计
稳定设计
二、变形固体及其基本假设
1.研究对象—变形固体
基本假设:
均匀连续性假设: 各向同性假设: 弹性小变形条件:
变形固体的基本假设
• 连续性假设 假设在固体所占有的空间内毫无空隙的充满了物 质. • 均匀性假设 假设材料的力学性能在各处都是相同的。 • 各向同性假设 假设变形固体各个方向的力学性能都相同 因此变形体是“连续、均匀的各向同性体”。
一、承载能力分析的任务
基本知识
• 材料的力学性能
• -----指变形固体在力的作用下所表 现的力学性能。
• 构件的承载能力：
• 强度---构件抵抗破坏的能力 • 刚度---构件抵抗变形的能力 • 稳定性---构件保持原有平衡状态的 能力
构件受力实例1
横梁 连杆 上平台 工件 下平台 轴销
塞活杆
气缸
承载能力分析的任务
由上述三项构件安全工作的基本要求 可以看出：如何合理的选用材料（既安全又 经济）、如何恰当的确定构件的截面形状和 尺寸，便成为构件设计中十分重要的问题。 承载能力分析的主要任务是：研究构件 在外力作用下的受力、变形和破坏规律，为 合理设计构件提供有关强度、刚度和稳定性 分析的基本理论和方法。
内力计算--截面法
• 步骤
• • F
m F
•
例：左图 左半部分： ∑Fx=0 FN=F 右半部分： , ∑Fx=0 FN = F
将杆件在欲求内力的截 m 面处假想的切开； 取其中任一部分并在截 F FN 面上画出相应内力； 由平衡条件确定内力大 F`N 小。 FN
F
以上求内力的方法称为截面法，截面法是求内力最基 本的方法。步骤：截、弃、代、平
单位:帕斯卡，简称帕，记作Pa， 1Pa ＝ 1N／m2 。 1kPa＝103Pa， 常用:兆帕 1MPa＝106Pa 千兆 1GPa＝109Pa
工程构件，大多数情形下，内力并非均匀分布，集度的定
义不仅准确而且重要，因为“破坏”或“失效”往往从内力集 度最大处开始。
应力的表示：
①平均应力：
ΔP pM ΔA
• 工程中<材料力学>应用 • 汽车工程中承载能力问题
第一节 承载能力分析的基本知识 教学内容
# 承载能力分析的任务 # 承载能力分析研究的对象 # 杆件变形的基本形式 # 外力和内力
第一节 承载能力分析的基本知识
1）构件在外力作用下的受力、变形和破坏 规律。 2）各种基本变形条件下杆件的内力计算方 法、应力计算方法。 3）杆件进行强度、刚度等承载能力计算与 分析，从而解决构件的强度或刚度等校核、 截面设计、承载能力确定等工作。
②全应力（总应力）：
P
M A
Δ P dP pM lim dA Δ A0 Δ A
③全应力分解为：
垂直于截面的应力称为“正应力”
Δ N dN lim dA Δ A0 Δ A
p
M
位于截面内的应力称为“剪应力”
Δ T dT lim dA Δ A0 Δ A
m
x
2.应力
• 应力的概念： • 内力在截面上的集度称为应力．
二、变形固体及其基本假设
• 2. 变形 ——构件在载荷作用下，其形状和尺寸发生变化的 现象； 变形固体的变形通常可分为两种： • 弹性变形——载荷解除后变形随之消失的变形 • 塑性变形——载荷解除后变形不能消失的变形 • 材料力学研究的主要是弹性变形，并且只限于弹性 小变形，即变形量远远小于其自身尺寸的变形
轴向拉伸与压缩
剪切与挤压
扭转
弯曲
两种或两种以上的基本变形组合而成的， 称为组合变形。
四、内力、截面法与应力
1.内力和内力图
外力:构件所受其他物体对它的 作用力.包括主动力和约束反力。
内力： 外力作用引起的杆件内部相互 作用力的改变量。
注意:内力随外力 的大小而变化,与 构件承载能力密切 相关.
在构件承载能力的问题中，考察物体的平衡时，仍沿用 “刚体”的力学模型。
三、杆件变形的基本形式
1、承载能力分析研究的对象的几何特点 杆件—横向尺寸远小于纵向尺寸的构件
轴线
横截面
截面形心
在研究问题时，往往将杆件的外形因素忽略，对 其抽象、简化为计算简图: 用 简单的线条、符号表示工程构件和机构等。
2、杆件变形的基本形式
简易压力机横梁、连杆受力可能破坏
构件受力实例2
变速器传动轴受力变形、工作失稳
齿轮
传动轴
பைடு நூலகம்
构件承载能力的要求
构件应具备足够的强度，以保证在规定 的使用条件下不致发生破坏。 构件应具备足够的刚度，以保证在规定 的使用条件下不产生过量的变形。 构件应具备足够的稳定性，以保证在规 定的使用条件下不产生失稳现象。
承载能力分析的任务
静力分析
受力分析 内力分析
失效分析 应力分析
强度设计 刚度设计
稳定设计
二、变形固体及其基本假设
1.研究对象—变形固体
基本假设:
均匀连续性假设: 各向同性假设: 弹性小变形条件:
变形固体的基本假设
• 连续性假设 假设在固体所占有的空间内毫无空隙的充满了物 质. • 均匀性假设 假设材料的力学性能在各处都是相同的。 • 各向同性假设 假设变形固体各个方向的力学性能都相同 因此变形体是“连续、均匀的各向同性体”。
一、承载能力分析的任务
基本知识
• 材料的力学性能
• -----指变形固体在力的作用下所表 现的力学性能。
• 构件的承载能力：
• 强度---构件抵抗破坏的能力 • 刚度---构件抵抗变形的能力 • 稳定性---构件保持原有平衡状态的 能力
构件受力实例1
横梁 连杆 上平台 工件 下平台 轴销
塞活杆
气缸
承载能力分析的任务
由上述三项构件安全工作的基本要求 可以看出：如何合理的选用材料（既安全又 经济）、如何恰当的确定构件的截面形状和 尺寸，便成为构件设计中十分重要的问题。 承载能力分析的主要任务是：研究构件 在外力作用下的受力、变形和破坏规律，为 合理设计构件提供有关强度、刚度和稳定性 分析的基本理论和方法。
内力计算--截面法
• 步骤
• • F
m F
•
例：左图 左半部分： ∑Fx=0 FN=F 右半部分： , ∑Fx=0 FN = F
将杆件在欲求内力的截 m 面处假想的切开； 取其中任一部分并在截 F FN 面上画出相应内力； 由平衡条件确定内力大 F`N 小。 FN
F
以上求内力的方法称为截面法，截面法是求内力最基 本的方法。步骤：截、弃、代、平
单位:帕斯卡，简称帕，记作Pa， 1Pa ＝ 1N／m2 。 1kPa＝103Pa， 常用:兆帕 1MPa＝106Pa 千兆 1GPa＝109Pa
工程构件，大多数情形下，内力并非均匀分布，集度的定
义不仅准确而且重要，因为“破坏”或“失效”往往从内力集 度最大处开始。
应力的表示：
①平均应力：
ΔP pM ΔA
• 工程中<材料力学>应用 • 汽车工程中承载能力问题
第一节 承载能力分析的基本知识 教学内容
# 承载能力分析的任务 # 承载能力分析研究的对象 # 杆件变形的基本形式 # 外力和内力
第一节 承载能力分析的基本知识
1）构件在外力作用下的受力、变形和破坏 规律。 2）各种基本变形条件下杆件的内力计算方 法、应力计算方法。 3）杆件进行强度、刚度等承载能力计算与 分析，从而解决构件的强度或刚度等校核、 截面设计、承载能力确定等工作。
②全应力（总应力）：
P
M A
Δ P dP pM lim dA Δ A0 Δ A
③全应力分解为：
垂直于截面的应力称为“正应力”
Δ N dN lim dA Δ A0 Δ A
p
M
位于截面内的应力称为“剪应力”
Δ T dT lim dA Δ A0 Δ A