零件强度刚度分析的基本知识讲解.ppt

第三章  零件强度、刚度分析的基本知识 参考文献 范钦珊，蔡新编著，《工程力学》，机械工业出版社，2006 刘庆潭主编，《材料力学教程》，机械工业出版社，2006 其他工程力学以及材料力学的相关书籍 主要内容 第一节 概述 第二节 直杆轴向拉伸与压缩 第三节 剪切 第四节 圆轴扭转 第五节 梁的平面弯曲 第六节 复杂变形的强度计算 第一节 概述 变形：弹性变形、塑性变形 强度：零件抵抗破坏的能力。 破坏形式：断裂、过大的塑性变形。 刚度：零件抵抗变形的能力。 要求零件在受力时所产生的弹性变形在允许的限度内。 第一节 概述 受力（载荷）种类 按载荷作用特征分类 1、集中载荷 2、分布载荷（均布载荷、非均布载荷） 按载荷性质分类 1、静载荷 2、动载荷 第一节 概述 变形的种类 拉伸及压缩，如链条、皮带、桁架的拉杆（或压杆）、立柱。 剪切，如螺钉、铆钉。 扭转，如传动轴。 弯曲，如各种梁。 杆件：长度方向尺寸横向尺寸的构件。 第二节 直杆轴向拉伸与压缩 受力特点：沿直杆轴线受拉或压力。 内力：杆件受外力作用发生变形时，其内部分子间同时产生抵抗变形的抗力。 内力与外力互相对立，互相依存，同时出现，同时消失。 内力求取方法—截面法 应力(?)：横截面单位面积上的内力。 ?0，拉应力； ?0，压应力 第二节 直杆轴向拉伸与压缩 直杆拉伸（压缩）的强度条件： ? ＝ FN / A ? [?] 应用：(参数-杆件截面面积A、所受载荷FN ) 强度校核： ? ＝ FN / A ? [?] 计算截面： A ? FN / [?] 确定许用载荷： FN ? A[?] 例3－1 第三节 剪切 剪切 一对大小相等、方向相反，且距离很近的横向力作用于物体两侧，物体受力后受剪面发生相对错动。 剪切时的内力和应力 内力 FQ＝F 切应力 ?＝ FQ /A N/mm2 强度条件 ?＝ FQ /A ?[?] 应用：安全销 第四节 圆轴扭转 圆轴扭转变形特征 变形特征 推论： 1、平面假设 2、无轴向应变，各截面不存在正应力 3、存在剪切变形，各截面存在切应力 第四节 圆轴扭转 圆轴扭转时的内力 横截面的内力－扭矩Mn Mn = T 方向判断－右手法则 第四节 圆轴扭转 圆轴扭转时的切应力 1、变形几何方程 第四节 圆轴扭转 圆轴扭转时的切应力 2、物理方程 在弹性范围内，切应力?与切应变?之间的关系符合胡克定律 第四节 圆轴扭转 圆轴扭转时的切应力 3、静力学关系 圆轴横截面上微内力矩的总和等于该面上的扭矩。 第四节 圆轴扭转 扭转强度条件 扭转刚度条件 第四节 圆轴扭转 空心轴 在轴的截面面积相同的情况下，空心轴的强度和刚度都较实心轴大大提高 。 第五节 梁的平面弯曲 平面弯曲梁的条件： 梁的横截面至少有一个对称轴； 全梁有纵向对称面，所有的外力都作用在纵向对称面内 。 平面弯曲的特点 梁的轴线在纵向对称面内弯曲成为一条平面曲线 。 第五节 梁的平面弯曲 梁的类型（根据支承情况分类）： 简支梁、悬臂梁、外伸梁 约束反力 第五节 梁的平面弯曲 弯曲粱的内力－弯矩和剪力 例 剪力图与弯矩图之间的关系： 1.粱上无载荷一段，剪力图为常数，弯矩图为斜直线； 2.粱受集中载荷，剪力图在受力处有跃变，弯矩图有尖点； 3.粱某段受均布载荷，剪力图为斜线，弯矩图为二次曲线； 4.粱某处受力偶作用，受力处弯矩图出现跃变。 第五节 梁的平面弯曲 弯曲时的应力 平面弯曲变形特征 粱横截面绕中性轴转动，中性层以上纤维缩短，中性层以下纤维伸长。 横截面上应力，中性层以上为压应力，中性层以下为拉应力。 第五节 梁的平面弯曲 弯曲时的应力 弯曲应力计算 1、变形几何方程 2、物理方程 3、静力学关系 粱横截面上任意点弯曲正应力的公式： 第五节 梁的平面弯曲 弯曲强度条件 薄壁型钢：[?]b = [?]； 实心钢梁： [?]b = (1.1～1.2) [?]； 工程实际计算中，常近似取[?]b = [?]。 第五节 梁的平面弯曲 提高截面抗弯能力 提高抗弯截面模量W－相应改变截