第八章强度设计1概要.ppt

§2-6 圆轴扭转时的强 刚度设计 6-7 6-7 8-1 8-2 8-4 §8-4-3 弯扭组合变形 第四强度理论： 第三强度理论： 第四强度理论： §8-4-3 弯扭组合变形 塑性材料的圆截面轴弯扭组合变形 式中W 为抗弯截面系数，M、T 为轴危险面的弯矩和扭矩 §8-4-3 弯扭组合变形 传动轴左端的轮子由电机带动，传入的扭转力偶矩Me=300N.m。两轴承中间的齿轮半径R=200mm，径向啮合力F1=1400N，轴的材料许用应力〔σ〕=100MPa。试按第三强度理论设计轴的直径d。 解：（1）受力分析，作计算简图 例题 §8-4-3 弯扭组合变形 （2）作内力图 危险截面E 左处 （3）由强度条件设计d 平面弯曲 斜弯曲 §8-4-4 斜 弯 曲 平面弯曲：横向力通过弯曲中心，与一个形心主惯性轴 方向平行,挠曲线在纵向对称面内。 斜弯曲： 横向力通过弯曲中心，但不与形心主惯性轴平行 挠曲线不位于外力所在的纵向平面内 §8-4-3 斜 弯 曲 §8-4-3 斜 弯 曲 D1点： D2点： 强度条件： §8-4-3 斜 弯 曲 解：1、外力分解 2、强度计算 例 ：矩形截面木檩条如图，跨长L=3.3m,受集度为 q=800N/m 的均布力作用， [?]=12MPa，容许挠度为：L/200 ，E=9GPa， 试校核此梁的强度。 z a = 26 ° 34 ′ q b=80mm h=120mm 即该梁满足强度条件。 对于无棱角的截面如何进行强度计算—— 1、首先确定中性轴的位置； F A B L 中性轴 z y 令 z0、y0 代表中性轴上任意点的坐标 ——中性轴方程 （过截面形心的一条斜直线） k F F F j 2、找出危险点的位置（离中性轴最远的点）； 3、最后进行强度计算。 a b 例 图示悬臂梁，承受载荷F1与F2作用，已知F1=800N，F2=1.6kN，l=1m，许用应力[σ]=160MPa。试分别按下列要求确定截面尺寸： (1) 截面为矩形，h=2b；(2) 截面为圆形。 解：（1） 矩形截面： （2）、圆截面 组合变形小结 1、了解组合变形杆件强度计算的基本方法 2、掌握斜弯曲和拉（压）弯组合变形杆件 的应力和强度计算 3、了解平面应力状态应力分析的主要结论 4、掌握圆轴在弯扭组合变形情况下的强度 条件和强度计算 §8-5 连接件的实用计算 §8-5-1 剪切实用计算 §8-5-2 挤压实用计算 1.剪切和挤压的工程实例 §8-5 连接件的实用计算 §8-5 连接件的实用计算 螺栓连接 铆钉连接 销轴连接 §8-5 连接件的实用计算 双剪切 剪切面 平键连接 榫连接 焊接连接 §8-5 连接件的实用计算 2. 最大伸长拉应变理论（第二强度理论） 无论材料处于什么应力状态,只要发生脆性断裂,都是由于微元内的最大拉应变（线变形）达到简单拉伸时的破坏伸长应变数值。 －构件危险点的最大伸长线应变 －极限伸长线应变，由单向拉伸实验测得 8-2 强度失效形式·常用强度理论 实验表明：此理论对于一拉一压的二向应力状态的脆 性材料的断裂较符合，如铸铁受拉压比第一强度理论 更接近实际情况。 强度条件 2. 最大伸长拉应变理论（第二强度理论） 断裂条件 即 8-2 强度失效形式·常用强度理论 无论材料处于什么应力状态,只要发生屈服,都是由于微元内的最大切应力达到了某一极限值。 3. 最大切应力理论（第三强度理论） －构件危险点的最大切应力 －极限切应力，由单向拉伸实验测得 8-2 强度失效形式·常用强度理论 屈服条件 强度条件 3. 最大切应力理论（第三强度理论） 低碳钢拉伸 低碳钢扭转 8-2 强度失效形式·常用强度理论 实验表明：此理论对于塑性材料的屈服破坏能够得到 较为满意的解释。 局限性： 2、不能解释三向均拉下可能发生断裂的现象， 1、未考虑 的影响，试验证实最大影响达15%。 3. 最大切应力理论（第三强度理论） 8-2 强度失效形式·常用强度理论 无论材料处于什么应力状态,只要发生屈服,都是由于微元的最大形状改变比能达到一个极限值。 4. 形状改变比能理论（第四强度理论） －构件危险点的形状改变比能 －形状改变比能的极限值，由单拉实验测得 8-2 强度失效形式·常用强度理论 屈服条件 强度条件 4. 形状改变比能理论（第四强度理论） 实验表明：对塑性材料，此理论比第三强度理 论更符合试验结果，在工程中得到了广泛应用。 8-2