中职汽修构件的承载能力课件

本章教学内容：

拉伸与压缩剪切与挤压扭转梁的弯曲压杆稳定返回项目二构件的承载能力分析2023/2/412、剪切返回由大小相等、方向相反、相互平行且非常靠近的一对力所引起，表现为受剪杆件的两部分沿外力作用方向发生相对错动。如连接件中的螺栓和销钉受力后的变形（图1-11）。2023/2/423、扭转返回由大小相等、转向相反、作用面都垂直于杆轴的一对力偶所引起，表现为杆件的任意两个横截面发生绕轴线的相对转动。2023/2/434、弯曲返回由垂直于杆件轴线的横向力，或由作用于包含杆轴的纵向平面内的一对大小相等、方向相反的力偶所引起的，表现为杆件轴线由直线变为受力平面内的曲线。杆件同时发生几种基本变形，称为组合变形。2023/2/445.1直杆轴向拉伸与压缩的概念返回拉伸和压缩：由大小相等、方向相反、作用线与杆件轴线重合的一对力所引起。2023/2/455.2直杆拉伸、压缩的计算返回1.内力：由于构件变形，从而引起相邻部分材料间力图恢复原有形状而产生的相互作用力。例1：求图示受拉力P作用杆件上的内力。解：在杆件上作任一横截面m-m，取左段部分，并以内力的合力代替右段对左段的作用力。由平衡条件∑FX=0得：N-P=0，则N=P(拉力）若取右段部分，同理得N=P(拉力）2023/2/46返回2、截面法--假想用截面把构件分成两部分，以显示并确定内力的方法。（1）截面的两侧必定出现大小相等，方向相反的内力；（2）被假想截开的任一部分上的内力必定与外力相平衡当外力沿着杆件的轴线作用时，杆件截面上只有一个与轴线重合的内力分量，该内力（分量）称为轴力，一般用N表示。2023/2/47用截面法求内力可归纳为四个字返回(1)截：欲求某一横截面的内力，沿该截面将构件假想地截成两部分。(2)取：取其中任意部分为研究对象，而弃去另一部分。(3)代：用作用于截面上的内力，代替弃去部分对留下部分的作用力。(4)平：建立留下部分的平衡条件，由外力确定未知的内力。2023/2/483、拉伸与压缩的轴力图返回（1）轴力的符号：习惯上规定为拉伸轴力N为正；压缩轴力N为负。(2)轴力图:可用图线表示轴力沿轴线变化的情况。一般以杆轴线为横坐标表示截面位置，纵轴表示轴力大小。例2：求图示受力作用阶梯轴上的内力。截面法求内力2023/2/49例题返回例3：求如图示杆件的内力，并作轴力图。解：（1）计算各段内力（2）绘制轴力图注意两个问题：

1）求内力时，外力不能沿作用线随意移动（如P2沿轴线移动）。因为材料力学研究的对象是变形体，不是刚体，力的可传性原理的应用是有条件的。

2）截面不能刚好截在外力作用点处（如通过C点）。2023/2/410练习返回5-1：试求图示各杆1-1、2-2、3-3截面上的轴力，并作轴力图2023/2/4115、3材料在拉伸和压缩时的力学性能返回1、低碳钢的力学性能标准试件：标距l与直径d的比例分为10与5；设备：拉力机或全能机及相关的测量、记录仪器。

低碳钢拉伸图（P-△l）弹性阶段（oa）屈服阶段（bc）强化阶段（ce）缩颈断裂阶段（df)2023/2/4122、铸铁压缩应力—应变曲线返回（1）曲线没有明显的直线部分，应力较小时，近似认为符合胡克定律。（2）曲线没有屈服阶段；

（3）铸铁材料抗压性能远好于抗拉性能，工程中常用铸铁作受压杆件，而不做受拉杆件。2023/2/413

任务6剪切与挤压6.1剪切和挤压的概念6.2剪切和挤压的计算练习题返回2023/2/4146.1剪切和挤压的概念

剪切：剪切变形是杆件的基本变形之一。它是指杆件受到一对垂直于杆轴方向的大小相等、方向相反、作用线相距很近的外力作用，使杆轴在这对作用力之间的截面沿外力方向发生相对错动或错动趋势。挤压：在两构件的接触面上，互相压紧会产生局部受压，称为挤压。2023/2/4FQ—剪力。1、剪切的计算=FQ/AA-剪切面积,圆截面:A=d2/4返回2023/2/4166.2剪切和挤压的计算—剪切应力。1）、剪切应力2）、剪切强度条件[]-材料的许用剪切应力=FQ/A≤[]b-材料的剪切强度极限返回2023/2/417例题d≥3.4cmt≤1.04cm例2：图示冲床，PMAX=400kN，冲头[]=400MPa，冲剪钢板b=360MPa，设计冲头的最小直径值及钢板厚度最大值。返回2023/2/418bs=Fbs/AbsAbs-有效挤压面积圆截面:AP=dt返回2023/2/419Fbs-挤压面上传递挤压力bs-单位面积上的挤压应力2、挤压的计算1）、挤压应力挤压强度条件：[bs]-材料许用挤压应力=1.5-2.5)[]例3：截面为正方形的两木杆的榫接头如图所示。已知木材的顺纹许用挤压应力[]P=8MPa，顺纹许用剪切应力[]=1MPa，顺纹许用拉应力[]=10MPa。若P=40kN，作用于正方形形心，试设计b、a及l。b≥114mm,l≥351mm,a≥44mm返回2023/2/420bs=Fbs/Abs≤[bs]2）、挤压的强度条件

任务7：扭转一、扭矩

二、圆轴扭转时横截面上的切应力练习题返回2023/2/4217.2

扭矩与扭矩图返回1、外力偶矩的计算外力偶矩、功率和转速之间的关系为：m=9550×N/n(N.m)N——传递的功率，单位为KW)2023/2/422n——轴的转速，单位为r/min)2、扭矩与扭矩图返回

(1)扭矩--扭转轴横截面的内力偶矩,用截面法求。

如图由∑mx=0，可得T-m=0A-A截面上扭矩:T=Me

扭矩的正负号规定为：按右手螺旋法则，矢量离开截面为正，指向截面为负。

(2)扭矩图--表示杆件各横截面上扭矩变化规律的图形。该图一般以杆件轴线为横轴表示横截面位置，纵轴表示扭矩大小和指向。2023/2/423例题返回例1：传动轴如图所示，主动轮A输入功率NA=65KW，从动轮B、C、D输出功率分别为NB=15KW,NC=30KW，ND=20KW，轴的转速为n=300r/min。试画出轴的扭矩图。TA=9550NA/n=1592N.mTB=TC=447.5N.mTD=637N.m2023/2/424练习返回7-1：作图示各杆的扭矩图6-2：试作图示等直杆的扭矩图，并写出TMAX2023/2/425

任务8：直梁弯曲

一、梁的平面弯曲二、纯弯曲时梁横截面上的正应力练习题返回2023/2/4268.1梁的平面弯曲返回1、弯曲：杆件在通过轴线的纵向平面内，受到垂直于其轴线的外力或外力偶的作用，使杆件的轴线变成曲线，这种变形称为弯曲。2、梁：通常以弯曲为主要变形的构件称为梁。2023/2/427梁的基本形式返回简支梁：一端为固定铰支座，而另一端为可动铰支座的梁悬臂梁：一端为固定端，另一端为自由端的梁外伸梁：简支梁的一端或两端伸出支座之外的梁2023/2/4288.2纯弯曲时梁横截面上的正应力返回8.2.1、剪力和弯矩---剪力是横截面切向分布内力的合力；弯矩M是横截面法向分布内力的合力偶矩。(1)用截面法，根据静力平衡求内力∑FY=0:FQ=FRA-P1∑M0=0:M+F（X-a）-FRAX=0M=FRAX-F（X-a）

2023/2/4298.2.2、纯弯曲的正应力返回（1）变形规律平面假设----梁变形后，其横截面仍保持平面，并垂直于变形后梁的轴线，只是绕着梁上某一轴转过一个角度。横线（m-m,n-n）仍是直线，只是发生相对转动，但仍与纵线（a-a，b-b）正交。纵线（a-a,b-b）弯曲成曲线，且梁的一侧伸长，另一侧缩短。

梁的各纵向层互不挤压，即梁的纵截面上无正应力作用2023/2/430返回中性层---根据平面假设梁弯曲后，其纵向层一部分产生伸长变形，另一部分则产生缩短变形，二者交界处存在既不伸长也不缩短的一层。中性轴---中性层与横截面的交线。横截面上位于中性轴两侧的各点分别承受拉应力或压应力；中性轴上各点的应力为零。2023/2/431返回（2）弯曲强度条件WZ---抗弯截面系数2023/2/432矩形截面圆柱截面

园环形截面常见截面惯性矩与抗弯截面系数返回2023/2/433返回例1：如图所示空气操作杆，右端受力F1=8.5KN，1-1，2-2截面形装相同，均为h/b=3的矩形，若[]=50MPa，试求。1-1，2-2截面尺寸2023/2/4342.梁的弯曲强度（1）.强度校核