反之,在轴向压力作用下,将引起轴向的缩短和横向的增大。因此,必须研究杆件的变形。与上述两种绝对变形相对应的纵向线应变为横向线应变线应变表示的是杆件的相对变形。即式(4-5)称为虎克定律。常数E 称为材料的弹性模量,其值随材料而异,可由试验测定。试求整个杆的变形量。......
2025-09-29
为了保证拉(压)杆正常工作,必须使杆内的最大工作应力σmax不超过材料的许用应力[σ],即
上式称为拉(压)杆的强度条件。对于等截面杆件,上式则变为
式中,FN,max和A 分别为危险截面上的轴力及其横截面面积。
利用上述强度条件,可以解决下列三种强度计算问题:
1.校核强度
当已知拉压杆的截面尺寸、所受外力和材料的许用应力时,通过比较工作应力与许用应力的大小,以判断该杆在所受外力作用下能否安全工作。
2.选择截面尺寸
如果已知拉压杆所承受外力及材料的许用应力,根据强度条件可以确定杆件所需横截面面积A。例如对于等截面拉压杆,其所需横截面面积为(https://www.chuimin.cn)
3.确定承载能力
如果已知拉压杆的横截面尺寸及材料的许用应力,根据强度条件可以确定杆件所能承受的最大轴力,其值为
最后还应指出,如果工作应力σmax 超过了许用应力[σ],但只要超过量(即σmax 与[σ] 之差)不大,例如不超过许用应力的5%,在工程计算中仍然是允许的。
强度计算一般可按以下步骤进行:
(1)外力分析—分析构件所受的全部外力,明确构件的受力特点(例如,是否为轴向拉伸或压缩),求解所有外力大小,作为分析计算的依据。
(2)内力计算—用截面法求解构件横截面上的内力,并用平衡条件确定内力的大小和方向。
(3)强度计算—利用强度条件,进行强度校核、设计横截面尺寸,或确定许可载荷。
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2025-09-29
下面介绍不同约束条件下压杆的临界力计算公式。两端铰支细长杆的临界力计算公式——欧拉公式。从欧拉公式可以看出,细长压杆的临界力Fcr与压杆的弯曲刚度成正比,而与杆长l的平方成反比。杆端为其他约束的细长压杆,其临界力计算公式可参考前面的方法导出,也可以采用类比的方法得到。经验表明,具有相同挠曲线形状的压杆,其临界力计算公式也相同。......
2025-09-29
于是临界应力可写为令则上式为计算压杆临界应力的欧拉公式,式中λ称为压杆的柔度。从式(9-3)还可以看出,压杆的柔度值越大,则其临界应力越小,压杆就越容易失稳。因此,欧拉公式的适用范围应当是压杆的临界应力σcr不超过材料的比例极限σP,即有若设λP为压杆的临界应力达到材料的比例极限σP时的柔度值,则故欧拉公式的适用范围为上式表明,当压杆的柔度不小于λP时,才可以应用欧拉公式计算临界力或临界应力。......
2025-09-29
产生最大正应力的截面称为危险截面。为了保证梁具有足够的强度,必须使梁危险截面上的最大正应力不超过材料的许用应力,即式为梁的正应力强度条件。在已知梁的横截面形状和尺寸、材料及所受荷载的情况下,可校核梁是否满足正应力强度条件。当已知梁的荷载和所用的材料时,可根据强度条件,先计算出所需的最小抗弯截面系数:然后根据梁的截面形状,再由Wz值确定截面的具体尺寸或型钢号。......
2025-09-29
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2025-09-29
要解决轴向拉压杆的强度问题,不但要知道杆件的内力,还必须知道内力在截面上的分布规律。下面用这种方法推导轴向拉压杆的应力计算公式。由于拉压杆的轴力是垂直于横截面的,故与它相应的分布内力也必然垂直于横截面,由此可知,轴向拉杆横截面上只有正应力,而没有剪应力。由此可得出结论:轴向拉伸时,杆件横截面上各点处只产生正应力,且大小相等[图5-9],即式中 N——杆件横截面上的轴力;A——杆件的横截面面积。......
2025-09-29
在梁的强度计算中,必须同时满足正应力和剪应力两个强度条件。通常先按正应力强度条件设计出截面尺寸,然后按剪应力强度条件进行校核。但在以下几种情况下,需校核梁的剪应力:①最大弯矩很小而最大剪力很大的梁;②焊接或铆接的组合截面梁;③木梁,因为木材在顺纹方向的剪切强度较低,所以木梁有可能沿中性层发生剪切破坏。按强度条件求许用荷载[F]。......
2025-09-29
圆轴扭转时横截面上的最大工作切应力τmax不得超过材料的许用切应力[τ],即式称为圆轴扭转时的强度条件。对于等截面圆轴,从轴的受力情况或由扭矩图可以确定最大扭矩Tmax,最大切应力τmax发生于Tmax所在截面的边缘上。因而强度条件可改写为对于变截面杆,如阶梯轴、圆锥形杆等,Wt不是常量,τmax并不一定发生在扭矩为极值Tmax的截面上,这要综合考虑扭矩T和抗扭截面系数Wt两者的变化情况来确定τmax。......
2025-09-29
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