杆件受力变形与应力分析.ppt

《杆件受力变形与应力分析.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、汽车机械基础全国高等职业教育汽车类规划教材成县职业中专汽车机械基础汽车1班第2章杆件受力变形与应力分析2.1基本概念1变形固体及其基本假设在外力作用下，一切固体都将发生变形，故称为变形固体。材料力学中通常省略一些次要因素，对变形固体作下列假设：（1）连续性假设：认为整个物体所占空间内到处无空隙地充满物质。（2）均匀性假设：认为物体内的任何部分，其力学性能相同。（3）各向同性假设：认为物体内在各个不同方向上的力学性能相同。2.1基本概念2.构件的承载能力是指构件能够承受具体载荷作用的能力，它包括三个方面的指标，即构件的强度、刚度和稳定性。构件正常工作必

2、须满足强度、刚度和稳定性的要求，即对其进行承载能力的计算。2.1基本概念3.强度是指构件在外力作用下抵抗破坏或断裂的能力。构件必须具有足够的强度。2.1基本概念4.刚度指构件在外力作用下抵抗过大弹性变形的能力，即要求构件在规定的使用条件下不发生过大的弹性变形。2.1基本概念5.杆件变形的基本形式是指长度远大于其他两个方向尺寸的变形体。杆件受力有各种情况，相应的变形就有各种形式。在工程结构中，杆件的基本变形有以下四种：（1）拉伸和压缩（2）剪切（3）扭转（4）弯曲2.2拉伸与压缩1.内力当杆件所受外力的作用线与杆件重合时，杆件将沿轴线伸长或缩短变形，称为

3、轴向拉伸或压缩。内力是可以改变的，在一定限度内，外力增大，内力增大，变形也随之增大，内力与外力服从正比关系。当外力超过弹性限度，内力不再随外力而增加，材料就会丧失正常的工作能力。因此，内力的变化直接影响到构件的失效。它是分析解决强度、刚度的基础。2.2拉伸与压缩2.截面法通常采用截面法求杆件的内力，即假象的截面将杆件截为两部分，任取杆件的一部分为研究对象，利用静力平衡方程求内力。如图所示，任取其中一部分作为研究对象。设其内力的合力为，由于构件原来处于平衡状态，切开后仍处于平衡状态，则由平衡方程：得由于内力的作用线垂直构件（杆）的横截面，并通过截面的形心

4、，这种内力也称为轴力。当轴力的指向背离截面时，杆受拉，规定轴力为正，反之杆受压，轴力为负。2.2拉伸与压缩3.截面上的应力单位面积上的内力称为应力。应力单位为N/m2，称为Pa。由于Pa单位太小，工程上常用MPa（N/mm2）或GPa作为应力单位：得的方向规定：拉应力为正，压应力为负。由于横截面上的内力分布是均匀的，所以横截面上各点的应力大小均相等，方向垂直于横截面，故称作正应力。横截面上正应力计算公式为3.截面上的应力2.2拉伸与压缩2.3剪切与挤压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

5、力作用所引起的变形，如图所示。此时截面cd相对于ab将发生相对错动，即剪切变形。若变形过大，杆件将在两个外力作用面之间的某一截面m-m处被剪断，被剪断的截面称为剪切面。1.剪切力：现以铆钉为例，应用截面法，假想沿剪切面m-m，将销钉分为两段，取其中一段作为研究对象，如图所示。由平衡条件可知，剪切面上内力的合力应与外力F平衡，沿截面作用。此内力称为剪切力，通常用Q表示。2.3剪切与挤压2.3.1剪切2.切应力：切应力是单位面积的剪切力，通常用表示。设剪切面积为A，剪切力为，则剪切面上的切应力为2.3剪切与挤压2.3.1剪切3.抗剪切强度条件：为了保证构件

6、在工作时不发生剪切破坏，必须使杆件的工作切应力小于或等于材料的许用切应力，即剪切的强度条件为2.3剪切与挤压2.3.1剪切构件在受剪切作用的同时，在两构件的接触面上，因相互压紧会产生局部受压，这称为挤压。如图所示的铆钉连接中，作用在钢板上的拉力F，通过钢板与铆钉的接触面传递给铆钉，接触面上就产生了挤压。2.3剪切与挤压2.3.2挤压1.挤压应力：构件受到挤压变形时，相互挤压的接触面称为挤压面。作用于接触面的压力称为挤压力，挤压面上的压应力称为挤压应力，挤压力与挤压面相互垂直。2.3剪切与挤压2.3.2挤压2.挤压面积的计算：2.3剪切与挤压2.3.2挤

7、压（a）（b）3.挤压强度计算：当构件承受的挤压力过大而发生挤压破坏时，构件不能正常工作。因此，对发生剪切变形的构件，除了进行抗剪切强度计算外，还要进行抗压强度计算。其强度条件为2.3剪切与挤压2.3.2挤压1.基本概念：在汽车机械的工程实际中，有很多承受扭转的杆件，如图所示，例如转向轴，当汽车转向时，驾驶员通过转向盘把力偶作用在转向轴的上端，在转向轴的下端则受到来自转向器的阻力偶作用。2.4扭转与弯曲2.4.1扭转2.外力偶矩：研究圆轴扭转的强度和刚度问题时，首先要知道作用在轴上的外力偶矩的大小。在工程实际中，作用在轴上的外力偶矩通常并不直接给出，而

8、是已知轴所传递的功率和轴的转速。功率、转速和力偶矩之间的关系为2.4扭转与弯曲2.4.1扭转3