机械工程提高弯曲梁强度的措施

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,Mechanics of Materials,第五章,弯 曲 应 力,5-2-,*,弯曲应力,第五章,11/11/2024,Mechanics of Materials,提高梁强,度的措施,11/11/2024,2,Mechanics of Materials,提高梁强度的实际意义,11/11/2024,3,Mechanics of Materials,两侦察兵体重均为800 N，等截面窄跳板，,允许最大弯矩M=600 N,m,问：如何安全过沟？,实际应用,问题,11/11/2024,4,Mechanics of Materials,实心截面梁正应力与切应力比较,F,P,l,11/11/2024,5,Mechanics of Materials,实心截面梁正应力与切应力比较,半径,d,宽为,b,、,高为,h,11/11/2024,6,Mechanics of Materials,控制细长梁强度的因素,正应力强度条件：,11/11/2024,7,Mechanics of Materials,一、减少弯矩值,1、合理安排梁的受力情况,x,M,P,l,/4,x,M,A,B,P,l,a,l/2,Pa/2,A,B,P,l/2,l,提高弯曲梁强度的措施,正应力强度条件：,11/11/2024,8,Mechanics of Materials,2、合理安排,梁的支座,q,B,A,x,M,ql,2,/8,q,0.2,l,0.2,l,0.6,l,A,B,x,M,11/11/2024,9,Mechanics of Materials,工程实例：,门式起重机的大梁,锅炉筒体,11/11/2024,10,Mechanics of Materials,多支座梁,11/11/2024,11,Mechanics of Materials,斜拉桥示意图,11/11/2024,12,Mechanics of Materials,南京长江二桥,（斜拉桥，628米）,11/11/2024,13,Mechanics of Materials,悬索桥示意图,11/11/2024,14,Mechanics of Materials,江阴长江大桥,（悬索桥，1385米）,美国金门大桥,（悬索桥，1280米）,11/11/2024,15,Mechanics of Materials,二、提高抗弯截面系数,选用合理的截面形状,各种不同横截面形状的梁,11/11/2024,16,Mechanics of Materials,在截面积A相同的情况下，抗弯截面系数W,z,越大，梁的承载能力越高。,1）矩形截面梁的横放与竖放,b,h,Z,c,h,b,Z,c,2）截面形状不同时，用,W,z,/A,来恒量截面的,合理性与经济性,-越大，截面越合理,11/11/2024,17,Mechanics of Materials,b,h,h,h,h,h,d,0.167h,0.125h,0.205h,(0.270.31)h,(0.290.31)h,d=0.8h,常见截面的,W,z,/A,值比较:,从表中可以看出，材料远离中性轴的截面较经济合理。,工程中的吊车梁、桥梁常采用工字形、槽形或箱形截面，房屋建筑中的楼板采用空心圆孔板，道理就在于此。,11/11/2024,18,Mechanics of Materials,3）拉压性能不一的材料如铸铁，宜用不对称的截面，使中,性轴靠近拉的一侧,h,2,Z,c,h,1,Z,c,三、设计梁的合理造型,1、变截面梁,1)b不变，中间h加大,Z,c,11/11/2024,19,Mechanics of Materials,x,M,Pl/4,x,b(x),b,min,2)h 不变，中间b随,x,与弯矩M（,x,）同规律变化，如上图,3)b 不变，中间h 随,x,与弯矩,M（,x,）规律变化，如,右图摇臂钻床的摇臂。,A,B,P,l/2,l,11/11/2024,20,Mechanics of Materials,2、等强度梁,阶梯梁,渔腹梁,（工艺上简化）,11/11/2024,21,Mechanics of Materials,日本岩大桥,雨蓬梁板,实例：,11/11/2024,22,Mechanics of Materials,变截面梁,11/11/2024,23,Mechanics of Materials,台风战斗机,朱德的扁担,11/11/2024,24,Mechanics of Materials,海鸥,松树,11/11/2024,25,Mechanics of Materials,构件选用何种材料，应综合考虑安全、经济等因素。近年,来低合金钢生产发展迅速，如16Mn钢、15MnTi钢等。这些,低合金钢的生产工艺和成本与普通钢相近，但强度高、韧性,好。南京长江大桥广泛采用了16Mn钢，与低碳钢相比节约,了15%的钢材。铸铁抗拉强度较低，但价格低廉。铸铁经球,化处理成为球墨铸铁后，提高了强度极限和塑性性能。不少,工厂用球墨铸铁代替钢材制造曲轴和齿轮，取得了较好的经,济效益。,四、提高材料的力学性能,11/11/2024,26,Mechanics of Materials,台风战斗机,11/11/2024,27,Mechanics of Materials,弯起钢筋布置,主应力迹线,五、其他方法,11/11/2024,28,Mechanics of Materials,预应力钢筋,以上的措施仅仅考虑提高梁的强度方面，事实上，梁的合理使用应综合考虑强度与刚度、稳定性等问题。,11/11/2024,29,Mechanics of Materials,枕木增加支承；,工字钢合理的截面形状；,优质钢材提高材料的力学性能；,六、一个例子,11/11/2024,30,Mechanics of Materials,本章小结,一、基本概念,1、纯弯曲与横力弯曲,2、中性层与中性轴,3、I,z,与W,z,、S,z,*,4、梁的合理截面,5、等强度梁的概念,二、基本公式,2.,11/11/2024,31,Mechanics of Materials,3、I,z,与W,z,1）矩形截面,2）圆形截面,-实心圆截面,-空心圆截面,11/11/2024,32,Mechanics of Materials,4、平行移轴定理,5、弯曲的强度条件：,三、应用正应力公式时需注意的几点,1、公式适用范围,1）平面弯曲,2）平面假设成立,2、中性轴的位置,3、正应力的分布形式,3）材料拉压弹性模量一样,M,中性轴,x,y,z,M,11/11/2024,33,Mechanics of Materials,4、对拉压情况直接判断,5、I,z,-整个截面对中性轴的惯性积,四、本章的要求：,3、提高梁强度的措施,1、,s,的计算及强度校核,2、,t,的计算及强度校核,11/11/2024,34,Mechanics of Materials,两侦察兵体重均为800 N，等截面窄跳板，,允许最大弯矩M=600 N,m,问：如何安全过沟？,实际应用,问题,11/11/2024,35,Mechanics of Materials,x,M,M,2,B,A,l,x,2,x,1,M,1,两人同时上桥，一个在右侧外,伸段距支座为,x,1,，,另一个在桥,上,行至离左端支座,x,2,，,如图,示，则,弯矩极大值：,安全通过条件：,11/11/2024,36,Mechanics of Materials,x,M,M,2,B,A,l,x,2,x,1,M,1,上式成立的条件：,考虑 ，则,安全过桥方法：,一人立于右侧外伸段离右支座的距离为（0.5360.75）m之间时，另一人可安全通过跳板。通过跳板的人，立于左外伸段离左支座距离（0.5360.75）m之间，另一个人亦可安全通过。,11/11/2024,37,Mechanics of Materials,单人爬行,F,P,又问：,如果有两块等截面窄跳板，,其他条件不变，该如何放置跳板？,B,A,l,11/11/2024,38,Mechanics of Materials,