构件承载能力及其影响因素

2025-09-29 理论教育版权反馈

【摘要】：我们把构件在外载荷作用下能够满足强度、刚度和稳定性要求的能力，称为构件承载能力。一般将实际材料看作是连续、均匀和各向同性的可变形固体。构件在工作时的受载荷情况各不相同，受载后产生的变形也随之而异。

在工程上，为了保证构件在载荷作用下安全可靠地工作，构件就必须具有足够的强度、刚度和稳定性。我们把构件在外载荷作用下能够满足强度、刚度和稳定性要求的能力，称为构件承载能力。

1.构件的承载能力

（1）强度

强度就是构件在载荷作用下抵抗破坏的能力。例如，起重机在起吊额定重量时，它的各部件不能断裂；传动轴在工作时，不应被扭断；压力容器工作时，不应开裂等。

（2）刚度

刚度是构件在外力作用下抵抗变形的能力，以保证构件在载荷作用下不产生影响其正常工作的变形。例如车床主轴的变形过大，将会影响其加工零件的精度；又如齿轮传动轴的变形过大，将使轴上的齿轮啮合不良，引起振动和噪声，影响传动的精确性，并引起轴承的不均匀磨损等。

（3）稳定性

稳定性是细长压杆能够维持原有直线平衡状态的能力。当细长直杆所受轴向压力达到某一临界值时，会突然变弯（称为失稳），或由此折断，丧失工作能力。例如，顶起汽车的千斤顶螺杆、液压缸中的长活塞杆等。(https://www.chuimin.cn)

2.构件的变形

研究构件承载能力的目的就是在保证构件既安全又经济的前提下，为构件选择合理的材料，确定合理的截面形状和几何尺寸，提供必要的理论基础和计算方法。在静力学中，忽略了载荷作用下物体形状尺寸的改变，将物体抽象为刚体。在工程实际中，这种不变形的构件（刚体）是不存在的，而是把构件抽象为变形体，称为变形固体。一般将实际材料看作是连续、均匀和各向同性的可变形固体。实践表明，在此基础上所建立的理论与分析计算结果，符合工程要求。

在机械和工程结构中，构件的几何形状是多种多样的，但杆件是最常见、最基本的一种构件。所谓杆件，就是指其长度尺寸远大于其他两个方向的尺寸的构件。大量的工程构件都可以简化为杆件，如机器中的传动轴，工程结构中的梁、柱等。

构件在工作时的受载荷情况各不相同，受载后产生的变形也随之而异。对于杆件来说，其受载后产生的基本变形形式有轴向拉伸与压缩、剪切与挤压、扭转和弯曲，如图3－29 所示。

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图3-29　杆件变形的基本形式

（a）轴向拉伸或压缩；（b）剪切；（c）扭转；（d）弯曲

构件承载能力及其影响因素

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