任務十七 如何利用拉壓桿的強度條件進行拉壓強度計算

1、任務三 如何利用拉壓桿的強度條件進行拉壓強度計算& 知識點 極限應力 許用應力和安全因數(shù) 軸向拉壓桿的強度條件& 技能點 能夠利用拉壓桿的強度條件進行拉壓桿的強度計算& 任務分析要使拉壓桿工作時不被破壞，其所承受的最大工作正應力必須滿足一定的條件，即拉壓強度條件，那么如何建立強度條件，又如何利用拉壓強度條件解決工程實際問題，本任務將進行學習。& 任務實施一、極限應力材料喪失正常工作能力時的應力稱為極限應力。極限應力是通過材料的力學性能試驗測定的，對于塑性材料來說應力一旦達到屈服極限材料就將發(fā)生明顯的塑性變形，這也就意味著材料將喪失正常工作能力，所以塑性材料的極限

2、應力就是它的屈服極限；而脆性材料沒有屈服現(xiàn)象，應力達到強度極限，材料被破壞，所以脆性材料的極限應力是它的強度極限。極限應力用符號表示，則有塑性材料： 脆性材料： 二、許用應力和安全系數(shù)將極限應力作適當降低，規(guī)定出材料安全工作時允許承受的最大應力值稱為材料的許用應力。許用應力用符號表示。對材料的極限應力打這個折扣通常用一個大于的系數(shù)來表達，這個系數(shù)稱為安全系數(shù)，用符號n表示，也就是說把材料的極限應力比上一個大于1的安全系數(shù)就可得到低于極限應力的許用應力，即 （5-10）顯然，安全系數(shù)取的越大，許用應力就越低于極限應力，構件就越安全；反之，安全系數(shù)越小，許用應力就越接近于極限應力，構件就越不安全。

3、一般情況下，由于脆性材料破壞之前沒有明顯的預兆，安全系數(shù)應取的大一些，通常脆性材料的安全系數(shù)n = 2 - 3.5，塑性材料的安全系數(shù)n =1.5 - 2.5。將極限應力和安全系數(shù)代入許用應力的計算公式有塑性材料的許用應力： 脆性材料的許用應力： 三、拉壓桿的強度條件 桿件所承受的最大工作正應力必須在材料的許用應力范圍之內(nèi)，即 （5-11）該條件稱為拉壓桿的強度條件，利用該強度條件可以對受拉壓的構件進行強度校核、截面設計和許可載荷的計算。1校核拉壓桿的強度已知桿件所受的最大軸向力Fmax，桿的橫截面面積A和材料的許用應力，就可根據(jù)強度條件驗算構件是否滿足強度要求。如果構件的最大工作正應力小于等

4、于材料的許用應力，我們就說構件具有足夠的強度，否則，構件的強度就不足。2對拉壓桿進行截面設計將強度條件變換為關于截面積A的不等式，即便可對拉壓桿進行截面積的設計，用桿的最大軸力比上材料的許用應力就可得出桿件橫截面積的最小值，桿件要滿足強度要求，橫截面積應不小于此最小值。3拉壓桿許可載荷的計算如果已知桿件的橫截面面積A和材料的許用應力，便可根據(jù)強度條件計算出桿件所能承受的最大軸力，即由拉壓強度條件的另一種形式可知，桿件所能承受的最大軸力等于桿件的橫截面面積乘以材料的許用應力所得的值。一般情況下也就是桿件所能承受的最大許可載荷。桿件要滿足強度要求，實際承受載荷必須小于等于最大許可載荷，如果桿件實際

5、所承受的載荷超過該值，則說明桿件強度不足。例5-3 用于拉緊鋼絲繩的張緊器如圖5-12所示，已知所受拉力F=35kN，套筒和拉桿的材料相同，許用應力=160MPa，拉桿螺紋內(nèi)徑d1=17.29mm，其他尺寸如圖所示，試校核拉桿和套筒的強度。解 (1) 外力分析：將張緊器拆分為拉桿和套筒，并分別畫出它們的受力圖如圖5-12（b）所示，套筒螺紋部分的受力用合力表示，沿軸線方向。(2) 內(nèi)力分析：拉桿和套筒都是受拉的二力構件，軸力都等于外力F。(3) 應力分析：由于拉桿與套筒的軸力相同，應力大小完全取決于二者橫截面的面積大小，拉桿有螺紋部分截面積最小，因而應力最大；套筒中空部分截面積最小，因而應力也

6、最大，那么是拉桿的最大應力大還是套筒的最大應力大，就需要比較一下二者的截面積。圖 5-12拉桿 套筒 通過上述分析，真正的危險截面在拉桿的有螺紋部分，因此只需要校核拉桿有螺紋部分的強度。(4) 校核拉桿強度：所以，該張緊器強度足夠。例5-4 氣動夾具如圖5-13所示。已知氣缸內(nèi)徑D=140mm，缸內(nèi)氣壓p=0.6MPa?；钊麠U材料的許用應力=80 MPa。試設計活塞桿的直徑。解 活塞桿左端承受活塞上的氣體壓力，右端承受工件的反作用力，故產(chǎn)生軸向拉伸。拉力可由氣體壓強乘以活塞面積求得。因活塞桿的截面面積較小，故可略去不計。因此活塞桿的軸力為根據(jù)拉（壓）桿的強度條件可得活塞桿的截面面積由此得出 d

7、0.012 1 m最后考慮安全裕量，可取活塞桿的直徑d =0.014 m=14 mm。圖 5-13例5-5 如圖5-14所示一簡易起重設備，桿AC由兩根80 mm×80 mm×7 mm的等邊角鋼組成，桿AB由兩根10號工字鋼組成。材料均為Q235鋼，許用應力=170MPa。試求許可荷載F。 圖 5-14解 (1) 求桿AC和桿AB的軸力FN1和FN2與荷載F的關系： 取節(jié)點A為研究對象，其受力如圖，列平衡方程有解得： ， (2) 計算許可載荷：由型鋼表查得桿AC的橫截面面積桿AB的橫截面面積根據(jù)強度條件，對AC桿將FN1和A1代入此式，得到，即 因此，桿AC滿足強度條件時，設備的許可載荷。對AB桿