經(jīng)典：第2章-桿件受力變形與應(yīng)力分析

1、2021/8/61全國高等職業(yè)教育汽車類規(guī)劃教材全國高等職業(yè)教育汽車類規(guī)劃教材成縣職業(yè)中專汽車機械基礎(chǔ)汽車1班2021/8/62第第2章章 桿桿件受力變形與件受力變形與 應(yīng)力分析應(yīng)力分析2021/8/632.1 基本概念基本概念1 變形固體及其基本假設(shè) 在外力作用下，一切固體都將發(fā)生變形，故稱為變形固體。 材料力學中通常省略一些次要因素，對變形固體作下列假設(shè)： l（1）連續(xù)性假設(shè)：認為整個物體所占空間內(nèi)到處無空隙地充滿物質(zhì)。l（2）均勻性假設(shè)：認為物體內(nèi)的任何部分，其力學性能相同。l（3）各向同性假設(shè)：認為物體內(nèi)在各個不同方向上的力學性能相同。2021/8/642.1 基本概念基本概念2.構(gòu)件

2、的承載能力 是指構(gòu)件能夠承受具體載荷作用的能力，它包括三個方面的指標，即構(gòu)件的強度、剛度和穩(wěn)定性。構(gòu)件正常工作必須滿足強度、剛度和穩(wěn)定性的要求，即對其進行承載能力的計算。2021/8/652.1 基本概念基本概念3.強度 是指構(gòu)件在外力作用下抵抗破壞或斷裂的能力。 構(gòu)件必須具有足夠的強度。2021/8/662.1 基本概念基本概念4.剛度 指構(gòu)件在外力作用下抵抗過大彈性變形的能力，即要求構(gòu)件在規(guī)定的使用條件下不發(fā)生過大的彈性變形。 2021/8/672.1 基本概念基本概念5.桿件變形的基本形式 是指長度遠大于其他兩個方向尺寸的變形體。桿件受力有各種情況，相應(yīng)的變形就有各種形式。在工程結(jié)構(gòu)中，

3、桿件的基本變形有以下四種：l（1）拉伸和壓縮l（2）剪切l(wèi)（3）扭轉(zhuǎn)l（4）彎曲 2021/8/682.2拉伸與壓縮拉伸與壓縮1. 內(nèi)力 當桿件所受外力的作用線與桿件重合時，桿件當桿件所受外力的作用線與桿件重合時，桿件將沿軸線伸長或縮短變形，稱為軸向拉伸或壓縮。將沿軸線伸長或縮短變形，稱為軸向拉伸或壓縮。 內(nèi)力是可以改變的，在一定限度內(nèi)，外力增大，內(nèi)力是可以改變的，在一定限度內(nèi)，外力增大，內(nèi)力增大，變形也隨之增大，內(nèi)力與外力服從正內(nèi)力增大，變形也隨之增大，內(nèi)力與外力服從正比關(guān)系。當外力超過彈性限度，內(nèi)力不再隨外力比關(guān)系。當外力超過彈性限度，內(nèi)力不再隨外力而增加，材料就會喪失正常的工作能力。因此

4、，而增加，材料就會喪失正常的工作能力。因此，內(nèi)力的變化直接影響到構(gòu)件的失效。它是分析解內(nèi)力的變化直接影響到構(gòu)件的失效。它是分析解決強度、剛度的基礎(chǔ)。決強度、剛度的基礎(chǔ)。2021/8/692.2拉伸與壓縮拉伸與壓縮2. 截面法 通常采用截面法求桿件的內(nèi)力，即假象的截面通常采用截面法求桿件的內(nèi)力，即假象的截面將桿件截為兩部分，任取桿件的一部分為研究對將桿件截為兩部分，任取桿件的一部分為研究對象，利用靜力平衡方程求內(nèi)力。如圖所示，任取象，利用靜力平衡方程求內(nèi)力。如圖所示，任取其中一部分作為研究對象。設(shè)其內(nèi)力的合力為，其中一部分作為研究對象。設(shè)其內(nèi)力的合力為，由于構(gòu)件原來處于平衡狀態(tài)，切開后仍處于平衡

5、由于構(gòu)件原來處于平衡狀態(tài)，切開后仍處于平衡狀態(tài)，則由平衡方程：狀態(tài)，則由平衡方程： 0 xF0PNFFPNFF得得由于內(nèi)力的作用線垂直構(gòu)件（桿）的橫截面，由于內(nèi)力的作用線垂直構(gòu)件（桿）的橫截面，并通過截面的形心，這種內(nèi)力也稱為軸力。并通過截面的形心，這種內(nèi)力也稱為軸力。當軸力的指向背離截面時，桿受拉，規(guī)定軸當軸力的指向背離截面時，桿受拉，規(guī)定軸力為正，反之桿受壓，軸力為負。力為正，反之桿受壓，軸力為負。2021/8/6102.2拉伸與壓縮拉伸與壓縮3. 截面上的應(yīng)力單位面積上的內(nèi)力稱為應(yīng)力。應(yīng)力單位為單位面積上的內(nèi)力稱為應(yīng)力。應(yīng)力單位為N/m2，稱為稱為Pa。由于。由于Pa單位太小，工程上常用

6、單位太小，工程上常用MPa（N/mm2）或）或GPa作為應(yīng)力單位：作為應(yīng)力單位：得得的方向規(guī)定：拉應(yīng)力為正，壓應(yīng)力為負。的方向規(guī)定：拉應(yīng)力為正，壓應(yīng)力為負。AFN由于橫截面上的內(nèi)力分布是均勻的，所以橫截由于橫截面上的內(nèi)力分布是均勻的，所以橫截面上各點的應(yīng)力大小均相等，方向垂直于橫截面上各點的應(yīng)力大小均相等，方向垂直于橫截面，故稱作正應(yīng)力。面，故稱作正應(yīng)力。橫截面上正應(yīng)力計算公式為橫截面上正應(yīng)力計算公式為2021/8/6113. 截面上的應(yīng)力截面上的應(yīng)力2.2拉伸與壓縮拉伸與壓縮2021/8/6122.3 剪切與擠壓剪切與擠壓 剪切變形是桿件的基本變形之一。它是指桿件受到一剪切變形是桿件的基本變

7、形之一。它是指桿件受到一對垂直于桿軸方向的大小相等、方向相反、作用線相對垂直于桿軸方向的大小相等、方向相反、作用線相距很近的外力作用所引起的變形，如圖所示。此時截距很近的外力作用所引起的變形，如圖所示。此時截面面cd相對于相對于ab將發(fā)生相對錯動，即剪切變形。若變形將發(fā)生相對錯動，即剪切變形。若變形過大，桿件將在兩個外力作用面之間的某一截面過大，桿件將在兩個外力作用面之間的某一截面m-m處被剪斷，被剪斷的截面稱為剪切面。處被剪斷，被剪斷的截面稱為剪切面。2021/8/6132.3 剪切與擠壓剪切與擠壓2.3.1 剪切剪切2021/8/6142.3 剪切與擠壓剪切與擠壓2.3.1 剪切剪切AFQ2021/8/615 2.3 剪切與擠壓剪切與擠壓2.3.1 剪切剪切AFQ2021/8/6162.3 剪切與擠壓剪切與擠壓2.3.2 擠壓擠壓2021/8/617 2.3 剪切與擠壓剪切與擠壓2.3.2 擠壓擠壓jyjyjyAF2021/8/6182.3 剪切與擠壓剪切與擠壓2.3.2 擠壓擠壓（a）（b）2021/8/619 2.3 剪切與擠壓剪切與擠壓2.3.2 擠壓擠壓2021/8/620 2.4 扭轉(zhuǎn)與彎曲扭轉(zhuǎn)與彎曲2.4.1 扭轉(zhuǎn)扭轉(zhuǎn)2021/8/6212.4 扭轉(zhuǎn)與彎曲扭