工程力學課堂教學軟件教師版靜力學設計

清華大學范欽珊

2024年1月27日工程力學(I)第二篇彈性靜力學(一)返回主目錄

桿類構件

的靜力學設計

(Statics-DesignoftheBar-Element)

第13章第13章

桿類構件的靜力學設計

靜力學設計的主要內容

設計準則

強度設計的幾個問題

拉壓桿的強度設計

連接件的強度設計—工程假定計算

梁的強度設計

梁的剛度設計

軸的強度設計

結論與討論第13章

桿類構件的靜力學設計

靜力學設計的主要內容第13章

桿類構件的靜力學設計靜力學設計的主要內容強度設計，剛度設計，穩(wěn)定性設計.第13章

桿類構件的靜力學設計

設計準則第13章

桿類構件的靜力學設計設計準則

強度設計準則FP

剛度設計準則

第13章

桿類構件的靜力學設計設計準則對于拉壓桿u

[u] u對于圓軸

[

],

/l[

/l]，第13章

桿類構件的靜力學設計設計準則

剛度設計準則

第13章

桿類構件的靜力學設計設計準則對于梁w[w],

[

]

剛度設計準則

第13章

桿類構件的靜力學設計設計準則

穩(wěn)定性設計準則nw

n

stnw

=——

工作安全因數(shù)

cr

w

強度設計的幾個問題第13章

桿類構件的靜力學設計第13章

桿類構件的靜力學設計強度設計的幾個問題

一點應力強度設計概念

危險面上危險點的應力強度滿足相應的設計準則第13章

桿類構件的靜力學設計強度設計的幾個問題

極限設計的概念

危險面上的各點均到達極限狀態(tài)（靜定）FPFP第13章

桿類構件的靜力學設計強度設計的幾個問題ABCDFPABDFP

極限設計的概念

多余約束構件達到極限狀態(tài)（超靜定）第13章

桿類構件的靜力學設計強度設計的幾個問題

強度設計的三類問題校核強度：已知截面尺寸，外載荷以及材料的許用應力[

]，驗算上式是否滿足從Sri

[

]出發(fā)

第13章

桿類構件的靜力學設計強度設計的幾個問題

強度設計的三類問題從Sri

[

]出發(fā)

設計尺寸：已知外載荷、材料的許用應力[

]以及截面形狀，設計截面尺寸。第13章

桿類構件的靜力學設計強度設計的幾個問題

強度設計的三類問題從Sri

[

]出發(fā)

確定許可載荷：已知截面尺寸，材料的許用應力[

]，確定所能承受的外載荷(構件的或結構的)。第13章

桿類構件的靜力學設計

拉壓桿的強度設計第13章

桿類構件的靜力學設計拉壓桿的強度設計

對于拉壓桿只有危險面問題，因為危險面上的所有點均為危險點。 因為是單向應力狀態(tài)，所以有特點第13章

桿類構件的靜力學設計拉壓桿的強度設計

例題一1.已知:FP、d、[

],校核強度;2.已知:FP

、[

],設計直徑d;3.已知:d、[

],確定許可載荷第13章

桿類構件的靜力學設計拉壓桿的強度設計例題一1.受力分析；2.判斷危險狀態(tài)；3.建立強度準則。第13章

桿類構件的靜力學設計

連接件的強度設計—

工程假定計算第13章

桿類構件的靜力學設計連接件的強度設計—

工程假定計算

連接件失效形式第13章

桿類構件的靜力學設計連接件的強度設計—

工程假定計算

連接件失效形式

剪斷(連接件與連接板)

擠壓破壞（二者）

連接板拉斷第13章

桿類構件的靜力學設計連接件的強度設計—

工程假定計算

假定計算的基礎

假定應力均勻分布。兩方面的假定

在假定的前提下進行實物或模型實驗，確定許用應力。第13章

桿類構件的靜力學設計連接件的強度設計—

工程假定計算

剪切假定計算一個剪切面

剪切面第13章

桿類構件的靜力學設計連接件的強度設計—

工程假定計算

剪切假定計算

剪切面二個剪切面第13章

桿類構件的靜力學設計連接件的強度設計—

工程假定計算

剪切假定計算

設計準則第13章

桿類構件的靜力學設計連接件的強度設計—

工程假定計算

擠壓假定計算

有效擠壓面第13章

桿類構件的靜力學設計連接件的強度設計—

工程假定計算

擠壓假定計算

設計準則第13章

桿類構件的靜力學設計連接件的強度設計—

工程假定計算

焊縫剪切假定計算

有效剪切面

l有效剪切面第13章

桿類構件的靜力學設計連接件的強度設計—

工程假定計算

焊縫剪切假定計算

設計準則有效剪切面

l第13章

桿類構件的靜力學設計連接件的強度設計—

工程假定計算

膠粘縫的假定計算

不同的粘接方式第13章

桿類構件的靜力學設計連接件的強度設計—

工程假定計算

膠粘縫的假定計算

不同的設計準則第13章

桿類構件的靜力學設計連接件的強度設計—

工程假定計算

膠粘縫的假定計算

不同的設計準則第13章

桿類構件的靜力學設計連接件的強度設計—

工程假定計算

膠粘縫的假定計算

不同的設計準則

梁的強度設計第13章

桿類構件的靜力學設計梁的強度設計第13章

桿類構件的靜力學設計

可能的危險面;

可能的危險點;

三類危險點的應力狀態(tài)與設計準則;

縱向力與橫向力同時作用的情形.梁的強度設計第13章

桿類構件的靜力學設計

可能的危險面作用面作用面梁的強度設計第13章

桿類構件的靜力學設計

可能的危險面都較大的面作用面作用面梁的強度設計第13章

桿類構件的靜力學設計

可能的危險面[]＋<[]-危險面在哪里？梁的強度設計第13章

桿類構件的靜力學設計

可能的危險點1235梁的強度設計第13章

桿類構件的靜力學設計

可能的危險點作用點－距中性軸最遠處；作用面上

作用面上作用點－中性軸上各點；

都較大的作用點面上的、

都比較大的點－少數(shù)特殊情形。

梁的強度設計第13章

桿類構件的靜力學設計

三類危險點的設計準則韌性材料和脆性材料都適用作用點—單向應力狀態(tài)

梁的強度設計第13章

桿類構件的靜力學設計

三類危險點的設計準則對于脆性材料作用點—純剪應力狀態(tài)

,梁的強度設計第13章

桿類構件的靜力學設計

三類危險點的設計準則對于韌性材料作用點—純剪應力狀態(tài)

梁的強度設計第13章

桿類構件的靜力學設計

三類危險點的設計準則對于脆性材料作用點—平面應力狀態(tài)

梁的強度設計第13章

桿類構件的靜力學設計

三類危險點的設計準則對于韌性材料作用點—平面應力狀態(tài)

建議同學們結合[例題13-13]自學

縱向力與橫向力同時作用的情形梁的強度設計第13章

桿類構件的靜力學設計

梁的剛度設計第13章

桿類構件的靜力學設計梁的剛度設計第13章

桿類構件的靜力學設計

剛度設計的工程意義梁的剛度設計第13章

桿類構件的靜力學設計對于梁w[w],

[

].

剛度設計準則

注意不等式兩側單位的一致性

軸的強度設計第13章

桿類構件的靜力學設計軸的強度設計第13章

桿類構件的靜力學設計

承受彎曲與扭轉的圓軸。

同時承受彎矩、扭矩、剪力和軸力作用的圓軸。軸的強度設計第13章

桿類構件的靜力學設計

承受彎曲與扭轉的圓軸

計算簡圖；

內力圖與可能危險面；

危險點及其應力狀態(tài)（忽略剪力）；

設計公式軸的強度設計第13章

桿類構件的靜力學設計

計算簡圖；軸的強度設計第13章

桿類構件的靜力學設計

內力圖與可能危險面軸的強度設計第13章

桿類構件的靜力學設計

危險點及其應力狀態(tài)（忽略剪力）

危險點的位置軸的強度設計第13章

桿類構件的靜力學設計

危險點及其應力狀態(tài)（忽略剪力）

危險點的應力狀態(tài)軸的強度設計第13章

桿類構件的靜力學設計

設計公式軸的強度設計第13章

桿類構件的靜力學設計

設計公式軸的強度設計第13章

桿類構件的靜力學設計

同時承受彎矩、扭矩、剪力和軸力作用的圓軸。軸的強度設計第13章

桿類構件的靜力學設計

同時承受彎矩、扭矩、剪力和軸力作用的圓軸軸的強度設計第13章

桿類構件的靜力學設計特點：除Mx、My、Mz外，還有FNx(忽略FQy)軸的強度設計第13章

桿類構件的靜力學設計

危險點的應力狀態(tài)依然為、同時作用的情形，所不同的是：(未變)軸的強度設計第13章

桿類構件的靜力學設計

危險點的應力狀態(tài)依然為

、

同時作用的情形，所不同的是：(未變)依然適用軸的強度設計第13章

桿類構件的靜力學設計

危險點的應力狀態(tài)依然為、同時作用的情形，所不同的是：(未變)不再適用軸的強度設計第13章

桿類構件的靜力學設計

同時承受彎矩、扭矩、剪力和軸力作用的圓軸工程實例軸的強度設計第13章

桿類構件的靜力學設計工程實例軸的強度設計第13章

桿類構件的靜力學設計工程實例軸的強度設計第13章

桿類構件的靜力學設計工程實例B以左的截面第13章

桿類構件的靜力學設計

結論與討論第13章

桿類構件的靜力學設計結論與討論

關于本章內容的重要性；

桿類構件的靜力學設計的

一般過程；

提高桿類構件強度的途徑。

關于本章內容的重要性

概念、理論、方法的綜合；

工程應用；

工程問題的綜合第13章

桿類構件的靜力學設計結論與討論

概念、理論、方法的綜合第13章

桿類構件的靜力學設計結論與討論受力分析與計算簡圖；內力分析與內力圖；應力分析與計算(包括截面的幾何性質)；應力狀態(tài)分析(主應力與最大切應力)；失效分析；設計準則。

關于本章內容的重要性第13章

桿類構件的靜力學設計結論與討論

關于本章內容的重要性

工程應用工程常規(guī)設計—強度設計、剛度設計、穩(wěn)定性設計第13章

桿類構件的靜力學設計結論與討論

關于本章內容的重要性

工程問題的綜合同一類問題(例如強度)的綜合第13章

桿類構件的靜力學設計結論與討論

關于本章內容的重要性

工程問題的綜合第13章

桿類構件的靜力學設計結論與討論

關于本章內容的重要性

工程問題的綜合第13章

桿類構件的靜力學設計結論與討論

關于本章內容的重要性

工程問題的綜合第13章

桿類構件的靜力學設計結論與討論

關于本章內容的重要性

工程問題的綜合第13章

桿類構件的靜力學設計結論與討論

關于本章內容的重要性

工程問題的綜合第13章

桿類構件的靜力學設計結論與討論

桿類構件的靜力學設計的一般過程

受力分析與計算簡圖內力分析與內力圖確定危險截面由應力分布確定危險點的應力狀態(tài)，確定主應力根據(jù)危險點的應力狀態(tài)選用合適的設計準則第13章

桿類構件的靜力學設計結論與討論

提高桿類構件強度的途徑

合理的截面形狀；

充分利用材料的力學性能；

增加支承；

改變加載方式。第13章

桿類構件的靜力學設計結論與討論

提高桿類構件強度的途徑

合理的截面形狀第