刘鸿文版材料力学课件全套.ppt

解：由(1)外力矩、例题3.1、3.2外力矩计算转矩和转矩图、传动轴、已知转速n=300r/min、主动轮a输入功率PA=45kW、三个从动轮输出功率PB=10kW、PC=15kW， PD=20kw.3.2外力偶力矩的计算转矩和转矩图、3.2外力偶力矩的计算转矩和转矩图、传动轴上主要安装从动轮的位置不同，轴上的最大转矩也不同。、3.2外力矩的计算扭矩和扭矩图、3.3纯剪切、一、薄壁圆筒扭转时的剪切应力、以纵向平行线和圆周线划分薄壁圆筒表面的两端在大小相等的方向施加相反的一对扭矩。 圆周线大小的形状没有变化，各圆周线间的距离变化，纵向的平行线保持为直线平行，但仅倾斜角度。 观察：结果表明横截面无正应力，3.3纯剪切，截面法切割圆筒，横截面分布有与截面平行的剪切应力。 由于墙很薄，可以假定剪应力沿墙的厚度均匀分布。 从、平衡方程式得出，在二、剪应力相互等定理、三. 3纯剪切、相互正交的两个平面上，剪应力必定成对存在，数值相等的两个平面都垂直于两个平面的交线，方向指向或远离该交线。 在、纯剪切、各截面上只有剪切应力没有正应力的情况下为纯剪切、剪切应力相互等定理：3.3纯剪切、三、剪切应力剪切钩定律、剪切应力的作用下，单元体的直角发生微小变化，该变化量称为剪切应力。 剪切应力不超过材料剪切比例极限时，与剪切应力成比例，这种关系称为剪切钩定律。g-剪切弹性模量(GN/m2)、各向同性材料、3个弹性常数的关系：3.4圆轴扭转时的应力、1 .变形几何关系、变形观察：圆周线的长度形状不变，各圆周线间距离不变，绕轴线旋转微小角度的纵向平行线保持直线平行，但仅倾斜微小角度、圆轴扭转的平面假设：圆轴扭转变形前为平面的截面，变形后为平面，形状和大小不变，半径为直线，且相邻两个截面间的距离一定。 在、3.4圆轴扭转时的应力、扭转角(rad )、dx微段两截面的相对扭转角、边上的a点的偏移距离：边上的a点的切线变形：与半径垂直的平面内发生。3.4圆轴扭转时的应力也会发生在以圆心为中心的圆周上的从e点的偏离距离：以圆心为中心的切线变形：与半径垂直的平面内。 -扭转角沿x轴的变化率。 根据、3.4圆轴扭转时的应力、2 .物理关系、剪切钩定律，距中心的剪切应力：垂直于半径，横截面上任意点的剪切应力与从该点到中心的距离成正比。 套用于、3.4圆轴扭转时的应力、3 .静力关系、3.4圆轴扭转时的应力、公式1 )圆棒2 )，圆截面边缘有最大剪应力，横截面上某点的剪应力方向与转矩方向相同，垂直于半径。 剪应力的大小与离中心的距离成正比。实心轴、3.4圆轴扭转时的应力、和的计算、中空轴、命令、3.4圆轴扭转时的应力、3.4圆轴扭转时的应力、实心轴与中空轴的对比、3.4圆轴扭转时的应力、扭转强度条件：1 .等截面圆轴：2 .梯形圆轴：3.4圆轴扭转时的应力、强度条件的应用、(1) 设计截面，(3)负荷，3.4圆轴扭转时的应力，例3.2无缝钢管制的汽车传动轴，外径D=89mm，壁厚=2.5mm，材料为20号钢，使用时的最大扭矩T=1930Nm，=70MPa .验证该轴的强度。 解： (1)扭转截面弹性模量，cm3，(2)计算强度校验，满足强度要求，将、3.4圆轴扭转时的应力，例如3.3例如上例的传动轴变更为实心轴，与原来的中空轴强度相同，试着决定直径。 比较实心轴和中空轴的重量。解：实心轴和中空轴的最大应力相同时，两轴的容许扭矩分别为两轴的强度相等时，T1=T2，3.4圆轴扭转时有应力，两轴的长度相等，材料相同时，两轴的重量之比等于截面积之比。 在负荷相同的条件下，中空轴的重量只有实心轴的31%。 实心轴与中空轴的截面积为、P=7.5kW、n=100r/min，最大剪应力不得超过40MPa，中空圆轴的内外径之比=0.5。 两轴的长度相同。 求出：实心轴直径d1和中空轴的外径D2来决定两轴的重量比. 解：首先作用于轴的转矩、实心轴、例题3.4、3.4圆轴扭转时的应力、中空轴、d2=0.5D2=23mm、 3.4根据向轴传递的电力计算圆轴扭转时的应力，决定实心轴与中空轴的重量之比，长度相同时，2轴的重量之比为截面积之比：实心轴、d1=45mm、中空轴、D2=46mm d2=23mm、P1=14kW、P2=P3=P1/2=7kW、n1=n2=120r/min 计算各轴的动力和转速，计算2、各轴的扭矩，求出例题3.5、3.4圆轴扭转时的应力，验证在：各轴横截面上求出最大剪切应力的各轴的强度。 输入功率P1=14kW、P2=P3=P1/2、n1=n2=120r/min、z1=36、z3=12； d1=70mm，d2=50mm，d3=35mm.=30MPa。 T1=M1=1114Nm、T2=M2=557Nm、T3=M3=185.7Nm、3，计算各轴横截面上的最大剪切应力并检查各轴的强度，3.4圆轴扭转时的应力满足强度的要求。 相对扭转角、扭转刚性、3.5圆轴扭转时的变形、单位长度扭转角、扭转刚性条件、3.5圆轴扭转时的变形、允许单位扭转角、rad/m、/m、扭转强度条件、扭转刚性条件、已知t、d和、检查强度、已知t和、设计截面、已知d和、检查负荷、已知、止回刚性t和/，已知设计截面、d和/，容许载荷、3.5圆轴扭转时的变形、例题3.6、3.5圆轴扭转时的变形、某传动轴受到的扭矩T=200Nm、轴的直径d=40mm、材料的=40MPa、剪切弹性模量G=80GPa 试验验证轴的强度和刚性。、传动轴的转速为n=500r/min、主动轮a输入功率P1=400kW、从动轮c、b分别为输出功率P2=160kW、P3=240kW。 众所周知，=70MPa，G=80GPa。 (1)试验确定AC段的直径d1和BC段的直径d 2；(2)选择AC和BC这两个直径相同的情况下，试着确定直径d；(3)如何配置主动轮和从动轮才合理？ 解：1 .外力矩、例题3.7、3.5圆轴扭转时的变形：2 .扭矩图、刚性条件、3 .直径d1的选择、强度条件、3.5圆轴扭转时的变形：刚性条件、4 .直径d2的选择、强度条件、5 .同一直径时，3.5圆轴扭转时的变形： 6 .将主动轮安装在两从动轮之间，力合理，3.5圆轴扭转时的变形：3.7非圆变形后的截面为凹凸曲面，这种现象称为翘曲。 对于、3.7非圆截面杆扭转概念、构件扭转，截面上边的各点的切线应力都与截面边界相切。 开口/闭口薄壁构件的扭转比较、3.7非圆截面杆的扭转概念、总结、1、扭转对象物的受力和变形特征、2、扭矩计算、扭矩图绘图、3、圆轴扭转时截面的应力计算和强度计算、4、圆轴扭转时的变形和刚性计算、4章弯曲内力、目录、 第4章弯曲应力4-1弯曲的概念和实例4-2弯曲构件的简化4-3剪力和弯矩的4-4剪力方程和弯矩方程剪力和弯矩图4-5载荷集中度，剪力和弯矩的关系4-6平面弯杆的弯曲应力，样本，4-1弯曲的概念和实例，库克目录、车削工件、目录、4-1弯曲的概念和实例、汽车轴、目录、4-1弯曲的概念和实例以弯曲特征、弯曲变形为主的部件通常称为梁、目录、4-1弯曲的概念和实例、平面弯曲、平面弯曲：弯曲变形后的轴线称为平面曲线，且该平面曲线与外力为同一平面。目录、4-1弯曲概念与实例、对称弯曲、常见弯曲构件截面、目录、4-1弯曲概念与实例、梁载荷与支撑台、集中载荷、分布载荷、集中力、固定铰链支撑台、可动铰链支撑台、固定端、4-2弯曲构件的简化、目录、4-2弯曲构件的简化、汽车车轴的简化4-2弯曲构件的简化、目录、4-2弯曲构件的简化、起重梁的简化、均匀分布载荷的简称平均分布载荷、目录、4-2弯曲构件的简化、不均匀分布载荷、目录、4-2弯曲构件的简化、简支梁、外梁、悬臂梁、悬臂梁、FAx、FAy、FBy FAy、MA、4-2弯曲部件的简化、FS剪力、与横截面平行的内力力、m弯矩、与横截面垂直的内力系统的合力矩、4-3剪力和弯矩、相反为负。、_、截面上的弯矩使梁为凹形而正反为负。 4-3剪力和弯矩，左上右下正反负，从左向右反正反负，目录，解：1 .确定反作用力，2 .用剖面法研究内力，目录，例题4-1，4-3分析剪力和弯矩，右段得到：目录，4-3剪力和弯矩，剖面上的剪力、样本、4-3剪力和弯矩、截面上的弯矩等于截面心力矩对截面两侧外力的代数和。 试着写、样本、4-3剪力和弯矩、剪力和弯矩方程式，绘制剪力和弯矩图。 解：选取截面x，写入剪力和弯矩方程式，根据方程式绘制剪力和弯矩图，最大剪力和弯矩分别为、目录、例题4-2、4-4剪力方程式和弯矩方程式，显示集中力作用于简支梁的c点试着写下剪力和弯矩方程式，绘制剪力和弯矩图。 解：1.确定约束力，FAy=Fb/lFBy=Fa/l，2 .导出剪切力和弯矩方程式，基于、AC、CB、3 .方程式绘制剪切力和弯矩图形。 图示了、目录、例题4-3、4-4剪力方程和弯矩方程、简支梁的c点受到集中力偶作用。 试着写下剪力和弯矩方程式，绘制剪力和弯矩图。 解：1.确定约束力，FAy=M/lFBy=-M/l，2 .导出剪力和弯矩方程式，基于、AC、CB、3 .方程式绘制剪力和弯矩图。，目录，例题4-4，4-4剪力方程式和弯矩方程式是剪力和弯矩图，单纯支撑梁受到平均分布载荷试着写了剪力和弯矩方程式，画了剪力和弯矩图。 解：1.确定约束力，fay=fby=QL/2，2，2 .导出剪力和弯矩方程，3 .基于方程绘制剪力和弯矩图。 已知，目录，例题4-5，4-4剪切力方程式和弯矩方程式在平面刚架上的平均分布载荷集合度q，长度l。 试一试：画龙门架的内实。 例题4-6，解： 1，确定约束力，2，写出各段的内力方程式，纵条AB:A点向上，平面刚架的内力，目录，横条CB:C点向左，从x，平面刚架的内力，目录，纵条AB :各段的内力方程式描绘内力方程式，横条CB :平面刚架的内力、目录4-5载荷集中度、剪力与弯矩的关系、载荷集中度、剪力与弯矩的关系：目录、载荷集中度、剪力与弯矩的关系：q=0、Fs=常数，剪力图为水平直线M(x )为x的一次函数，弯矩图为斜直线。 2.q=常数，Fs(x )是x的一次函数，剪切力图是斜线M(x )是x的二次函数，弯矩图是抛物线。 分布载荷为向上(q0)，抛物线呈凹形的分布载荷为向上(q5(细长梁)时，纯弯曲正应力式相对于横力弯曲近似成立。横力弯曲、横力弯曲正应力式、横力弯曲最大正应力、样本、5-3横力弯曲时正应力、细长梁的纯弯曲或横力弯曲、截面惯性积IYZ=0、弹性变形阶段、式适用范围、弯曲正应力强度条件、1 .等截面梁弯矩最大的截面中，距离2 .中性轴最远， 4 .必须考虑脆性材料