【机械工程】提高弯曲梁强度的措施课件

※提高梁强度的措施7/29/20231MechanicsofMaterials▲提高梁强度的实际意义7/29/20232MechanicsofMaterials两侦察兵体重均为800N，等截面窄跳板，允许最大弯矩[M]=600N·m问：如何安全过沟？▲实际应用问题7/29/20233MechanicsofMaterials▲实心截面梁正应力与切应力比较FPl7/29/20234MechanicsofMaterials▲实心截面梁正应力与切应力比较半径d宽为b、高为h7/29/20235MechanicsofMaterials◆控制细长梁强度的因素正应力强度条件：7/29/20236MechanicsofMaterials一、减少弯矩值1、合理安排梁的受力情况xMPl/4xMABPlal/2Pa/2ABPl/2l▲提高弯曲梁强度的措施正应力强度条件：7/29/20237MechanicsofMaterials2、合理安排梁的支座qBAxMql2/8q0.2l0.2l0.6lABxM7/29/20238MechanicsofMaterials工程实例：门式起重机的大梁锅炉筒体7/29/20239MechanicsofMaterials多支座梁7/29/202310MechanicsofMaterials斜拉桥示意图7/29/202311MechanicsofMaterials南京长江二桥（斜拉桥，628米）7/29/202312MechanicsofMaterials悬索桥示意图7/29/202313MechanicsofMaterials江阴长江大桥（悬索桥，1385米）美国金门大桥（悬索桥，1280米）7/29/202314MechanicsofMaterials二、提高抗弯截面系数选用合理的截面形状各种不同横截面形状的梁7/29/202315MechanicsofMaterials在截面积A相同的情况下，抗弯截面系数Wz越大，梁的承载能力越高。1）矩形截面梁的横放与竖放bhZchbZc2）截面形状不同时，用Wz/A来恒量截面的合理性与经济性-------越大，截面越合理7/29/202316MechanicsofMaterialsbhhhhhd0.167h0.125h0.205h(0.27~0.31)h(0.29~0.31)hd=0.8h常见截面的Wz/A值比较:从表中可以看出，材料远离中性轴的截面较经济合理。工程中的吊车梁、桥梁常采用工字形、槽形或箱形截面，房屋建筑中的楼板采用空心圆孔板，道理就在于此。7/29/202317MechanicsofMaterials3）拉压性能不一的材料如铸铁，宜用不对称的截面，使中性轴靠近拉的一侧h2Zch1Zc三、设计梁的合理造型1、变截面梁1)b不变，中间h加大Zc7/29/202318MechanicsofMaterialsxMPl/4xb(x)bmin2)h不变，中间b随x与弯矩M（x）同规律变化，如上图3)b不变，中间h随x与弯矩M（x）规律变化，如右图摇臂钻床的摇臂。ABPl/2l7/29/202319MechanicsofMaterials2、等强度梁阶梯梁渔腹梁（工艺上简化）7/29/202320MechanicsofMaterials日本岩大桥雨蓬梁板◆实例：7/29/202321MechanicsofMaterials变截面梁7/29/202322MechanicsofMaterials台风战斗机朱德的扁担7/29/202323MechanicsofMaterials海鸥松树7/29/202324MechanicsofMaterials构件选用何种材料，应综合考虑安全、经济等因素。近年来低合金钢生产发展迅速，如16Mn钢、15MnTi钢等。这些低合金钢的生产工艺和成本与普通钢相近，但强度高、韧性好。南京长江大桥广泛采用了16Mn钢，与低碳钢相比节约了15%的钢材。铸铁抗拉强度较低，但价格低廉。铸铁经球化处理成为球墨铸铁后，提高了强度极限和塑性性能。不少工厂用球墨铸铁代替钢材制造曲轴和齿轮，取得了较好的经济效益。四、提高材料的力学性能7/29/202325MechanicsofMaterials台风战斗机7/29/202326MechanicsofMaterials弯起钢筋布置主应力迹线五、其他方法7/29/202327MechanicsofMaterials预应力钢筋以上的措施仅仅考虑提高梁的强度方面，事实上，梁的合理使用应综合考虑强度与刚度、稳定性等问题。7/29/202328MechanicsofMaterials枕木——增加支承；工字钢——合理的截面形状；优质钢材——提高材料的力学性能；六、一个例子7/29/202329MechanicsofMaterials本章小结一、基本概念1、纯弯曲与横力弯曲2、中性层与中性轴3、Iz与Wz、Sz*4、梁的合理截面5、等强度梁的概念二、基本公式2.7/29/202330MechanicsofMaterials3、Iz与Wz1）矩形截面2）圆形截面-----实心圆截面-----空心圆截面7/29/202331MechanicsofMaterials4、平行移轴定理5、弯曲的强度条件：三、应用正应力公式时需注意的几点1、公式适用范围1）平面弯曲2）平面假设成立2、中性轴的位置3、正应力的分布形式3）材料拉压弹性模量一样M中性轴xyzM7/29/202332MechanicsofMaterials4、对拉压情况直接判断5、Iz---整个截面对中性轴的惯性积四、本章的要求：3、提高梁强度的措施1、s的计算及强度校核2、t的计算及强度校核7/29/202333MechanicsofMaterials两侦察兵体重均为800N，等截面窄跳板，允许最大弯矩[M]=600N·m问：如何安全过沟？▲实际应用问题7/29/202334MechanicsofMaterialsxMM2ＰＰBAlx2x1M1◆两人同时上桥，一个在右侧外伸段距支座为x1，另一个在桥上,行至离左端支座x2，如图示，则◆弯矩极大值：◆安全通过条件：7/29/202335MechanicsofMaterialsxMM2ＰＰBAlx2x1M1◆上式成立的条件：◆考虑，则◆安全过桥方法：一人立于右侧外伸段离右支座的距离为（0.536~0.75）m之间时，另一人可安全通过跳板。通过跳板的人，立于左外伸段离左支座距离（0.536~0.75）m之间，另一个人亦可安全通过。7/29/202336MechanicsofMaterials◆单人爬行FP又问：