《给水轴向拉压》PPT课件

单击以编辑,母版标题样式,单击以编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,第二章 轴向拉伸和压缩,材料力学,2,拉压,21,轴向拉压的概念及实例,轴向拉压的外力特点：,外力的合力作用线与杆的轴线重合。,一、概念,轴向拉压的变形特点：,杆的变形主要是轴向伸缩，伴随横向,缩扩。,轴向拉伸：杆的变形是轴向伸长，横向缩短。,轴向压缩：杆的变形是轴向缩短，横向变粗。,1,3,拉压,轴向压缩，对应的力称为压力。,轴向拉伸，对应的力称为拉力。,力学模型如图,2,4,拉压,工程实例,二、,3,5,拉压,6,拉压,一、内力,指由外力作用所引起的、物体内相邻部分之间分布内力系的合成（附加内力）。,22,内力,截面法,轴力及轴力图,7,主矢,主矩,x,y,z,N,T,Q,y,Q,z,M,y,M,z,内力的分量,N,轴力,;,T,扭矩,;,Q,y,Q,z,剪力,;,M,y,M,z,弯矩,。,8,拉压,二、截面法,轴力,内力的计算是分析构件强度、刚度、稳定性等问题的基础。求内力的一般方法是截面法。,1.,截面法的基本步骤：,截开,：在所求内力的截面处，假想地用截面将杆件一分为二。,代替,：任取一部分，其弃去部分对留下部分的作用，用作用,在截开面上相应的内力（力或力偶）代替。,平衡,：对留下的部分建立平衡方程，根据其上的已知外力来,计算杆在截开面上的未知内力（此时截开面上的内力,对所留部分而言是外力）。,9,拉压,2.,轴力,轴向拉压杆的内力，用,N,表示。,例如： 截面法求,N,。,A,F,F,简图,A,F,F,F,A,F,N,截开：,代替：,平衡：,10,反映出轴力与截面位置变化关系，较直观；,确定出最大轴力的数值,及其所在横截面的位置，,即确定危险截面位置，为,强度计算提供依据。,拉压,三、,轴力图,N,(,x,),的图象表示。,3.,轴力的正负规定,:,N,0,N,N,N,5%,延伸率,5%,可承受冲击载荷，适合于锻压和冷加工,适合于做基础构件或外壳,材料的塑性和脆性会因为制造方法工艺条件的改变而改变,拉压,72,拉压,2-6,n,安全系数,许用应力,。,七、安全系数、容许应力、极限应力,工作应力,极限应力,塑性材料,脆性材料,#,实际与理想不相符,生产过程、工艺不可能完全符合要求,对外部条件估计不足,数学模型经过简化,某些不可预测的因素,73,塑性材料的许用应力,脆性材料的许用应力,#,构件必须适应工作条件的变化，要有强度储备,#,考虑安全因素,许用应力,拉压,74,拉压,其中：,-,许用应力，,max,-,危险点的最大工作应力。,设计截面尺寸：,依强度准则可进行三种强度计算：,保证构件不发生强度破坏并有一定安全裕量的条件准则。,校核强度：,许可载荷：,2,7,强度计算,75,拉压,习题,5,已知一圆杆受拉力,P,=25 k N,，,直径,d,=14mm,，,许用应力,=170MPa,，,试校核此杆是否满足强度要求。,解：,轴力：,N,=,P,=25kN,应力：,强度校核：,结论：此杆满足强度要求，能够正常工作。,76,拉压,例,8,已知三铰屋架如图，承受竖向均布载荷，载荷的分布集度为：,q,=4.2kN/m,，,屋架中的钢拉杆直径,d,=16 mm,，,许用应力,=170M Pa,。,试校核刚拉杆的强度。,钢拉杆,4.2m,q,8.5m,77,拉压,整体平衡求支反力,解：,钢拉杆,8.5m,q,4.2m,R,A,R,B,H,A,78,拉压,应力：,强度校核与结论：,此杆满足强度要求，是安全的。,局部平衡求 轴力：,q,R,A,H,A,R,C,H,C,N,79,拉压,例,9,汽缸内径,D=560mm,，,气体压强,p,=2.5MPa,。,活塞杆,AB,由合金钢制成，许用应力,=300MPa,。,计算活塞杆所需的最小直径,d,。,解：,1,、计算气体作用在活塞上时对活塞杆引起的拉（压）力,F,。,所以轴力,F,N,=F=615.8kN,2,、所需横截面面积为：,80,拉压,例,10,一三角架，钢拉杆,AB,长,l,1,=2m,，,截面面积,A,1,=600mm,2,，,许用应力,1,=160MPa,；,木压杆,BC,的截面面积,A,2,=10000mm,2,，,许用应力,2,=7MPa,。,试确定许用荷载,F,。,F,A,B,C,F,B,解：取节点,B,为脱离体,81,拉压,F,B,F,A,B,C,BC,杆最大应力已超过许用应力，所以，许用荷载需降低。,故三角钢架许用荷载,F,应取,40.4kN.,82,拉压,4m,4m,4m,3m,220kN,220kN,习题,6,一桁架受力如图，各杆都由两根等边角钢组成，已知材料的许用应力,=170MPa,，,试选用,AC,、,CD,杆截面型号。,解：,结构及荷载左右对称，所以：,AC,轴力：,A,B,C,D,E,F,R,A,A,F,AE,F,AC,查表，,AC,杆可选用,2,等边角钢,选择截面,83,拉压,CD,轴力,：,R,A,220kN,F,EF,F,ED,F,CD,A,C,E,选择截面,查表，,AC,杆可选用,2,等边角钢,4m,4m,4m,220kN,220kN,A,B,C,D,E,F,84,2,8,拉压超静定问题及其处理方法,拉压,约束反力（轴力）可由静力平衡方程求得,静定结构：,85,约束反力不能由平衡方程求得,超静定结构：结构的强度和刚度均得到提高,超静定次数：,约束反力多于独立平衡方程的数,独立平衡方程数：,平面任意力系：,3,个平衡方程,平面共点力系：,2,个平衡方程,平面平行力系：,2,个平衡方程,共线力系：,1,个平衡方程,拉压,86,C,1,、怎样画小变形放大图？,变形图严格画法，图中弧线；,求各杆的变形量,L,i,，,如图；,变形图近似画法，图中弧之切线。,例,8,小变形放大图与位移的求法。,拉压,A,B,C,L,1,L,2,P,C,87,2,、写出图,2,中,B,点位移与两杆变形间的关系,拉压,A,B,C,L,1,L,2,B,解：变形图如图,2,，,B,点位移至,B,点，由图知：,88,拉压,1,、列出独立的平衡方程,超静定结构的求解方法：,2,、变形几何关系,3,、物理关系,4,、补充方程,5,、求解方程组得,89,变形协调关系,:,物理关系,:,平衡方程,:,解：,（1）,补充方程,:,（2）,木制短柱的,4,个角用,4,个,40mm,40mm,4mm,的等边角钢加固，,已知角钢的许用应力,st,=160MPa,，,E,st,=200GPa,；,木材的许用应力,W,=12MPa,，,E,W,=10GPa,，,求许可载荷,F,。,250,250,拉压,90,习题,设,1,、,2,、,3,三杆用铰链连接如图，已知：各杆长为：,L,1,=,L,2,=,L,、,L,3,；,各杆面积为,A,1,=,A,2,=,A,、,A,3,；,各杆弹性模量为：,E,1,=,E,2,=,E,、,E,3,。,外力沿铅垂方向，求各杆的内力。,拉压,C,P,A,B,D,1,2,3,解：,、平衡方程,:,P,A,N,1,N,3,N,2,91,几何方程,变形协调方程：,物理方程,弹性定律：,补充方程：由几何方程和物理方程得。,解由平衡方程和补充方程组成的方程组，得,:,拉压,C,A,B,D,1,2,3,A,1,92,平衡方程；,几何方程,变形协调方程；物理方程,弹性定律；补充方程：由几何方程和物理方程得；,解由平衡方程和补充方程组成的方程组,。,拉压,3,、超静定问题的方法步骤：,93,本章结束,94,