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学与强度
力
（教案）
2006年9月
主要内容
第一部分材料力学基本知识
一、构件的承载方式
二、力与变
三、低碳钢的拉伸试验及其机械性能
四、拉伸和压缩的强度条件
五、复杂力状态
六、强度理论
第二部分锅炉压力容器压力管道强度概论
一、锅炉压力容器压力管道载荷种类
二、锅炉压力容器压力管道常规设计中的强度控制原则名（义力）
三、边缘力
四、分析设计中的力分类与控制原则
五、热力
六、力集中与疲劳
七、有限元方法在锅炉压力容器力分析中的用
第一部分材料力学基本知识
一、构件的承载方式
构件的简单承载方式分为：拉伸、压缩、弯曲、剪切、扭转。下
面以杆件分别予以说明。
基本变形形式
表1-1杆件的基本变形形式
♦杆件受到作用线与杆轴线重合的大小相等，方向相反的拉力，这
时杆件承受拉伸作用，其变形称为拉伸变形。
♦杆件受到作用线与杆轴线重合的大小相等，方向相反的压力，这
时杆件承受压缩作用，其变形称为压缩变形。
♦杆件承受与其轴线垂直的力的作用，或承受弯矩作用，这时杆件
承受弯曲作用，产生的变形称为弯曲变形。
♦杆件受到作用线与杆轴线垂直，距离很近的大小相等、方向相反
的个作，杆承切生形剪
两力的用时这时件受剪作用，产的变称为切变
形。
♦杆件受到在垂直于杆轴平面内的大小相等、转向相反的两个力偶
作用，杆件则承受扭转作用，产生的变形称为扭转变形。
复杂承载状况往往是上述几种承载形式的组合，或同一种或几种
承载方式在不同方向上的组合。如汽车的驱动轴同时承受扭转、弯曲、
剪切作用。再如气瓶的圆筒部分承受沿轴向和环向双向拉伸作用。
二、力与变
物体承受外载荷后，在其剖面上存
在内力。单位面积上的内力称为力，
根据剖面的方向不同和载荷的类型不
同，在剖面上存在垂直于剖面方向拉、
压力(称正力)和平行于剖面方向
的剪力作用。以杆件拉伸为例加以介
绍。
研究图l-l(a)所示的杆件AB。杆图杆受力分析
件承受拉伸载荷P,我们用与轴线垂直的平面mn将杆件分割，在横
截面存在内力N。如横截面面积为A,则作用在单位横截面面积上的
内力的大小为:
。=更=£(1-1)
AA
式中O称为截面上的正力，方向垂直于横截面。
杆件在拉伸或压缩时，其长度将发生改变，若杆件原长为L,受
轴向拉伸后其长度变为L+AL,AL称为绝对伸长。实验表明，用同
样材料制成的杆件，其变形量与力的大小及杆件原长有关。截面积
相同、受力相等的条件下，杆件越长，绝对伸长越多。为了确切地表
示变形程度，引入单位长度上的伸长量：
AL
£=——
L1（-2）
式中£称为相对伸长或线变，它是一个没有单位的数量。
三、低碳钢的拉伸试验及其机械性能
金属在拉伸和压缩时的机械性能是正确设计、安全使用机器设备
零件的重要依据。材料的机械性能
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