零件强度刚度分析的基本知识

.,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；W2,.,第五节梁的平面弯曲,弯曲刚度条件梁的刚度条件:,C,C,挠度,转角,.,第五节梁的平面弯曲,提高刚度的措施尽量减小梁的跨度（挠度ln）。对于比较细长的轴，可加中间支承，以限制梁的变形过大（注意安装精度）。在结构许可条件下，尽量用简支梁代替悬臂梁，或在悬臂梁下加支撑杆。合理选择截面形状，提高惯性矩（工字钢、空心轴、阶梯轴）。,.,第六节复杂变形的强度计算,复杂变形构件在两个或两个以上应力下的变形。力的叠加原理（简单变形叠加）拉伸（或压缩）与弯曲作用下的变形扭转与弯曲的联合作用,.,Introduction,MechanicsofMaterials,拉-压,剪切,.,弯曲,瑞典马尔摩的扭转大楼,.,截面法求取内力,在需要求内力的截面处，假想用一平面把杆件截开分成两部分。取任一部分为分离体为受力分析对象，用内力代替移去部分对分离体的作用。按平衡条件求内力的大小和方向。,F,I,I,FN,FN,FFN,.,例31,如图示，AB杆为钢杆，其横截面面积A1=6cm2，许用应力=140N/mm2；BC杆为木杆，横截面面积A2=300cm2，许用压应力c=3.5N/mm2。求最大许可载荷F。,A,B,C,3m,4m,F,Y,X,FN1,FN2,.,钢板剪切,.,螺栓受剪计算简图,.,例32,图示螺栓联接构件承受负荷830N，已知螺栓材料的许用剪应力60N/mm2，求螺栓所需直径d。,剪切力FQ=F/2=415N,剪切强度条件：,螺栓直径为：,3mm,.,圆轴扭转变形特征,各圆周线的形状和大小不变，间距不变。各圆周线（横截面）都绕轴心线相对转动了某一角度。各纵线都转动了（倾斜）同一微小角度（剪切角或切应变），小方格发生歪斜。,等距的母线和圆周线,.,平面弯曲粱的条件,纵向对称面,轴线,对称轴,.,弯曲粱的内力例,分析图示简支梁弯曲时的内力。梁跨度l=5m，外载8000N，距左端A的距离a=3.2m。,.,剪力符号剪力对分离体内任意点取矩，顺时针为正，反之为负。弯矩符号弯矩使梁弯曲为凹形时为正，反之为负。,.,剪力与弯矩的关系,FRA,FQ,FQ,FQ,M(x),M(x),M(x)+dM(x),x,dx,c,.,平面弯曲,平面假设,中性层,.,变形几何方程,.,物理方程,在弹性范围内正应力与应变之间关系符合胡克定律，即,.,静力学关系,横截面上微内力矩的总和等于该面上的弯矩。,.,Fn,拉伸(压缩)与弯曲的联合作用,径向力Fr均布压应力y,圆周力Ft弯曲应力F,