拉压应力PPT课件

1、1生活中我们生活中我们“不知不觉不知不觉”地应用了力学知识地应用了力学知识“绳子绳子”的选用的选用第1页/共47页2 拉伸与压缩拉伸与压缩Axial Loading2-1 轴向拉伸与压缩的概念第2页/共47页3工程实例图工程实例图第3页/共47页4桥梁工程悬索桥桥梁工程悬索桥湖南吉首矮寨特大悬索桥，主跨为1176m ，距谷底垂直高度达355米。跨峡谷悬索桥创世界第一。2007年10月启动建设 ；2012年3月31日正式通车。只需要1分钟便可完成30分钟的绕山路。 第4页/共47页5桥梁工程悬索桥桥梁工程悬索桥美国加利福尼亚州金门大桥（Golden Gate Bridge），长1900多米，历时

2、4年和10万吨钢材，被认为是旧金山的象征，世界7大工程奇迹。第5页/共47页6桥梁工程斜拉桥桥梁工程斜拉桥第6页/共47页7膜结构工程第7页/共47页8体育馆第8页/共47页9油缸油缸 气缸气缸第9页/共47页10 变形特征：沿轴线方向伸长或缩短，横截面沿轴线平行移动FFFF 受力特征：杆受一对大小相等、方向相反的纵向力， 力的作用线与杆轴线重合。FF第10页/共47页112-2 轴力 轴力图第11页/共47页12一、刚体的平衡条件一、刚体的平衡条件（平面一般力系平面一般力系）：）：平衡条件平衡条件:力系的力系的主矢主矢和对作用面内任意一点的和对作用面内任意一点的主矩主矩都等于零。都等于零。刚

3、体1F2F3F4F问：刚体是否处于平衡状态？第12页/共47页13平面一般力系的平衡方程式(1)(1)：0;xF 0;yF 0.oM刚体1F2F3F4Fxyo第13页/共47页140;xF 0;AM0.BM平面一般力系的平衡方程式(2)(2)：刚体1F2F3F4FxyoAB第14页/共47页150;AM0;BM0.CMA、B、C三点不能共线！平面一般力系的平衡方程式(3)(3)：刚体1F2F3F4FxyoABCABCF如果A、B、C共线，满足所有三个力矩等于零的方程，但不平衡，存在主矢不为零！第15页/共47页16例：列出下图刚体的平衡方程式00123cos30cos600FFF0012sin

4、30sin600FF11220FdF d刚体1F2F3Fxyo1d2d030060第16页/共47页17几种特殊情形力系平衡的充分必要条件（平衡条件）：几种特殊情形力系平衡的充分必要条件（平衡条件）：1. 二力平衡二力平衡大小相等，方向相反，作用于同一条直线上。大小相等，方向相反，作用于同一条直线上。刚体1F2F1F2F质点第17页/共47页182. 汇交力系汇交力系力系的主矢等于零。力系的主矢等于零。1F2F质点3F刚体1F2F3F第18页/共47页19截面法FFFNmmFNIIImmFImmFII杆的内力第19页/共47页20NFFFNmmFIFNmmFIINFFFN 为杆件为杆件m-m截

5、面上的内力，其作用线与杆的轴线重合。截面上的内力，其作用线与杆的轴线重合。这种内力称为这种内力称为轴力轴力，用用FN 表示。表示。第20页/共47页21截面法的三个步骤：截面法的三个步骤：1. 截开：在需要求内力的截面处，假想地将杆截分为两部分；截开：在需要求内力的截面处，假想地将杆截分为两部分；2. 代替：将两部分的任一部分留下（一般将简单易求部分留代替：将两部分的任一部分留下（一般将简单易求部分留下），把弃去部分对留下部分的作用代之以作用在截开面上的下），把弃去部分对留下部分的作用代之以作用在截开面上的内力（力或力偶）；内力（力或力偶）；3. 平衡：对留下部分建立平衡方程，求出未知内力。平

6、衡：对留下部分建立平衡方程，求出未知内力。第21页/共47页22例题 1 一等直杆其受力情况如图所示，作杆的轴力图.CABD600300500400E40kN55kN 25kN20kN第22页/共47页23CABD600300500400E40kN55kN 25kN20kNCABDE40kN55kN 25kN20kNFRA解解: 求支座反力求支座反力kN100202555400RR AAxFFF第23页/共47页24求AB段内的轴力CABDE40kN55kN 25kN20kN10R1N AFF)()kN(10R1N AFF第24页/共47页25求BC段内的轴力F40kNFN220kNCABDE

7、40kN55kN 25kNF2040R2N AFF)()kN(5040R2N AFF第25页/共47页26FN3求CD段内的轴力20kN25kNCABDE40kN55kN 25kN20kNF30 0202025253 3 NF)()kN(53N F第26页/共47页27求DE段内的轴力20kNFN440kN55kN 25kN20kNF4)(kN)204N F第27页/共47页28FN1=10kN （拉力）（拉力）FN2=50kN （拉力）（拉力） FN3= - 5kN （压力）（压力）FN4=20kN （拉力（拉力）5010520+CABD600300500400E40kN55kN 25kN2

8、0kN(kN)50Nmax F表示轴力与截面位置关系的图线表示轴力与截面位置关系的图线习惯上将正值的轴力画在上侧，负值的画在下侧习惯上将正值的轴力画在上侧，负值的画在下侧图上应标注图上应标注正负号及大小正负号及大小kNNF 图: 单位第28页/共47页29Fv匀速f单位长度绳子与地面的摩擦力为l绳子长度为Ffl+NF 图第29页/共47页302-3 轴向拉伸或压缩杆件的应力一、应力的概念应力：分布内力的集度。应力：分布内力的集度。利用轴力无法判断杆件是否会应强度不足而破坏利用轴力无法判断杆件是否会应强度不足而破坏!20kN10kN30kN25mm23mm28mm把最大轴力所在的横截面称为把最大

9、轴力所在的横截面称为危危险截面（等直杆）险截面（等直杆）。把最大应力所在的横截面成为把最大应力所在的横截面成为危险截面。危险截面。第30页/共47页31AFpm平均集度：平均集度：应力的定义：受力杆件某一截面上分布内力在一点处的集度。设面积 A上内力合力为 F第31页/共47页32AFAFpAddlim0其极限值其极限值p为为M点的总应力。点的总应力。注意：为矢量，方向与注意：为矢量，方向与 F相同。通常既不与截面垂直，也不与截面相切。相同。通常既不与截面垂直，也不与截面相切。与与截面垂直的分量称为截面垂直的分量称为正应力正应力，符号，符号 ；与与截面相切的分量称为截面相切的分量称为切应力切应

10、力，符号，符号 第32页/共47页331. 应力定义在受力物体的某一截面上的某一点处，因此，讨应力定义在受力物体的某一截面上的某一点处，因此，讨论应力必须明确是在哪一截面上的哪一点处；论应力必须明确是在哪一截面上的哪一点处；应力的特征：2. 应力是矢量。对于应力分量，通常规定离开截面的应力是矢量。对于应力分量，通常规定离开截面的正应力正应力为正，指向截面的正应力为负（拉为正压为负）；对截面为正，指向截面的正应力为负（拉为正压为负）；对截面内部（靠近截面）的点产生顺时针方向力矩的内部（靠近截面）的点产生顺时针方向力矩的切应力切应力为正，为正，反之为负；反之为负；第33页/共47页344. 整个截

11、面上各点的整个截面上各点的 应力与微面积乘积的合成即为该截面上应力与微面积乘积的合成即为该截面上的内力：的内力：AApFd应力的特征（续）：3. 应力的单位应力的单位( 国际单位制国际单位制)：N/m2(Pa); 1kPa=103Pa; 1Mpa=106Pa=1N/mm2; 1GPa=109Pa第34页/共47页35二、横截面上的应力NFF 截面法FFmmIIIFNmmFI第35页/共47页36横截面上的应力AFAFpAddlim0应力的计算dAFp A已知NFGGG请考虑两个问题：请考虑两个问题：1 两种情形杆内的两种情形杆内的应力分布相同吗？应力分布相同吗？2 两种情形需要分两种情形需要分

12、开考虑吗？开考虑吗？答：不相同答：不相同答：？答：？需知道应力的分布形式需知道应力的分布形式答：答：影响大影响大分开考虑分开考虑 影响小影响小不分开考虑不分开考虑圣维南(Saint Venant)原理： 力作用于杆端方式的不同，只会使杆端不大于杆的横向尺寸的范围内受到影响。有显著的影响有显著的影响的区域的区域应力分应力分布几乎布几乎相同的相同的区域区域第36页/共47页37AF变形前为平面的横截面变形后仍为平面（平面假设） 。也即拉压杆在其任意两个横截面之间纵向线段的变形是均匀的，则有实验观察轴向拉压杆件横截面上的应力分布形式？第37页/共47页380yF得NABFsin30P则NABF2P260 kN(拉)（2）计算ABNABFAAB例2 图示起吊三角架，AB 杆由2根截面积为10.86 cm2 的角钢组 成，P=130 kN， =300 , 求AB杆截面应力。解：（1）考虑A节点平衡 MPa364260 1010119.72 10.86 10ABCPPACNFABNF第38页/共47页39圆筒形薄壁容器第39页/共47页40用途：氢气动力概念车汽车第40页/共47页41例3 3 圆筒形薄壁容器的应力壁厚为壁厚为 t，平均直径为，平均直径为 D，tDD第41页/共47页4242DpFtpDtDF4F（1） 轴向应力平均直径平均直径D