《轴向拉压与材料的力学性能课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《轴向拉压与材料的力学性能课件.ppt（74页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、郭德伟郭德伟第二章第二章 轴向拉压应力与材料的力学性能轴向拉压应力与材料的力学性能2-1 2-1 引言引言 2 2-2 -2 拉压杆的应力与圣维南原理拉压杆的应力与圣维南原理 2 2-3 -3 材料拉伸时的力学性能材料拉伸时的力学性能2 2-4 -4 材料拉压力学性能的进一步研究材料拉压力学性能的进一步研究2 2-5 -5 应力集中与材料疲劳应力集中与材料疲劳2 2-6 -6 失效、许用应力与强度条件失效、许用应力与强度条件2 2-7 7 连接部分的强度计算连接部分的强度计算1郭德伟郭德伟房屋支撑结构房屋支撑结构桥梁桥梁 拉压杆工程实例拉压杆工程实例2 2 2 2-1 -1 -1 -1 引言引
2、言引言引言 2郭德伟郭德伟连杆连杆2 2 2 2-1 -1 -1 -1 引言引言引言引言 3郭德伟郭德伟拉压杆拉压杆：外力或其合力的作用线沿杆件轴线的杆件。外力或其合力的作用线沿杆件轴线的杆件。2 2 2 2-1 -1 -1 -1 引言引言引言引言 外力特点：外力或其合力的作用线沿杆件轴线。外力特点：外力或其合力的作用线沿杆件轴线。变形特点：轴向伸长或缩短为主要变形。变形特点：轴向伸长或缩短为主要变形。4郭德伟郭德伟思考：下列杆件是不是拉压杆？思考：下列杆件是不是拉压杆？2 2 2 2-1 -1 -1 -1 引言引言引言引言 5郭德伟郭德伟轴力轴力轴力轴力：作用线垂直于横截面并通过其形心的内力
3、分量。：作用线垂直于横截面并通过其形心的内力分量。2 2 2 2-2 -2 -2 -2 轴力与轴力图轴力与轴力图轴力与轴力图轴力与轴力图 FFFFNFFN截面法求内力截面法求内力拉伸（拉伸（正正），背离截面），背离截面压缩（压缩（负负），），指向截面指向截面方向方向FNFN大小大小计算中一般假定轴力计算中一般假定轴力FN为拉力为拉力6郭德伟郭德伟2 2 2 2-2 -2 -2 -2 轴力与轴力图轴力与轴力图轴力与轴力图轴力与轴力图 FFFFN截面法求内力的步骤截面法求内力的步骤切开切开切开切开 (假想用一平面将其切成两部分假想用一平面将其切成两部分)替代替代替代替代 (移去部分对留下部分的作用
4、，用内力来替代移去部分对留下部分的作用，用内力来替代)平衡求解平衡求解平衡求解平衡求解 (建立静力平衡方程确定内力大小及方向建立静力平衡方程确定内力大小及方向)7郭德伟郭德伟ABAB段段BCBC段段CDCD段段轴力图轴力图轴力图轴力图：表示轴力沿杆轴变化情况的图线。表示轴力沿杆轴变化情况的图线。例：例：计算各处的轴力。计算各处的轴力。解：解：2.2.分段计算轴力分段计算轴力2 2 2 2-2 -2 -2 -2 轴力与轴力图轴力与轴力图轴力与轴力图轴力与轴力图 1.1.计算约束计算约束FD8郭德伟郭德伟作业：作业：P49 2 2 2 2-2 -2 -2 -2 轴力与轴力图轴力与轴力图轴力与轴力图
5、轴力与轴力图 习题习题 2-12-1 2-2 2-29郭德伟郭德伟一、拉压杆横截面上的应力一、拉压杆横截面上的应力1.1.实验观测实验观测实验观测实验观测提出假设提出假设理论分析理论分析实验验证实验验证变形前：横线垂直于轴线。变形前：横线垂直于轴线。变形后：横线仍为直线，且垂直于杆件轴线，间距增大。变形后：横线仍为直线，且垂直于杆件轴线，间距增大。研究方法研究方法2 2 2 2-3 -3 -3 -3 拉压杆的应力与圣维南原理拉压杆的应力与圣维南原理拉压杆的应力与圣维南原理拉压杆的应力与圣维南原理10郭德伟郭德伟2.2.假设：假设：由于材料连续、均匀，得内力在截面上均匀分由于材料连续、均匀，得内
6、力在截面上均匀分布且垂直于横截面。布且垂直于横截面。横截面上各点处仅存在正应力（法向应力）横截面上各点处仅存在正应力（法向应力）正应力；正应力；杆件横截面面积；杆件横截面面积；轴力。轴力。拉应力为正，压应力为负。拉应力为正，压应力为负。(正负号仅表示受拉或受压正负号仅表示受拉或受压)方向与轴力方向与轴力FN 相同相同2 2 2 2-3 -3 -3 -3 拉压杆的应力与圣维南原理拉压杆的应力与圣维南原理拉压杆的应力与圣维南原理拉压杆的应力与圣维南原理平面假设平面假设11郭德伟郭德伟例：例：求下列杆件横截面上的应力。求下列杆件横截面上的应力。（1 1 1 1）（2 2 2 2）2 2 2 2-3
7、-3 -3 -3 拉压杆的应力与圣维南原理拉压杆的应力与圣维南原理拉压杆的应力与圣维南原理拉压杆的应力与圣维南原理12郭德伟郭德伟二、拉压杆斜截面上的应力二、拉压杆斜截面上的应力 思考：思考：思考：思考：斜截面上有何应力？如何分布？斜截面上有何应力？如何分布？斜截面上有何应力？如何分布？斜截面上有何应力？如何分布？2 2 2 2-3 -3 -3 -3 拉压杆的应力与圣维南原理拉压杆的应力与圣维南原理拉压杆的应力与圣维南原理拉压杆的应力与圣维南原理13郭德伟郭德伟横截面上横截面上正应力分正应力分布均匀布均匀横截面间横截面间的纤维变的纤维变形相同形相同斜截面间斜截面间的纤维变的纤维变形相同形相同斜
8、截面上斜截面上应力均匀应力均匀分布分布分析：分析：2 2 2 2-3 -3 -3 -3 拉压杆的应力与圣维南原理拉压杆的应力与圣维南原理拉压杆的应力与圣维南原理拉压杆的应力与圣维南原理14郭德伟郭德伟杆的纵向截面上杆的纵向截面上没有应力存在没有应力存在2 2 2 2-3 -3 -3 -3 拉压杆的应力与圣维南原理拉压杆的应力与圣维南原理拉压杆的应力与圣维南原理拉压杆的应力与圣维南原理若将其分解若将其分解15郭德伟郭德伟三、圣维南原理三、圣维南原理 思考：思考：杆端作用均布力，横截面应力均匀分布；杆端作用均布力，横截面应力均匀分布；杆端作用均布力，横截面应力均匀分布；杆端作用均布力，横截面应力均
9、匀分布；杆端作用集中力，横截面应力均匀分布吗？杆端作用集中力，横截面应力均匀分布吗？杆端作用集中力，横截面应力均匀分布吗？杆端作用集中力，横截面应力均匀分布吗？2 2 2 2-3 -3 -3 -3 拉压杆的应力与圣维南原理拉压杆的应力与圣维南原理拉压杆的应力与圣维南原理拉压杆的应力与圣维南原理16郭德伟郭德伟x=h/4x=h/2x=h圣维南原理：圣维南原理：圣维南原理：圣维南原理：力作用于杆端的分布方式，只影响杆端局部范围的应力分力作用于杆端的分布方式，只影响杆端局部范围的应力分布，影响区的轴向范围约离杆端布，影响区的轴向范围约离杆端1 12 2个杆的横向尺寸。个杆的横向尺寸。x应力均匀应力均
10、匀2 2 2 2-3 -3 -3 -3 拉压杆的应力与圣维南原理拉压杆的应力与圣维南原理拉压杆的应力与圣维南原理拉压杆的应力与圣维南原理17郭德伟郭德伟2 2 2 2-4 -4 -4 -4 材料拉伸时的力学性能材料拉伸时的力学性能材料拉伸时的力学性能材料拉伸时的力学性能材料的力学性能材料的力学性能材料的力学性能材料的力学性能材料从开始受力到最后破坏的整个过程材料从开始受力到最后破坏的整个过程中，在中，在变形变形和和强度强度方面表现出来的特征。方面表现出来的特征。18郭德伟郭德伟一、拉伸试验与应力一、拉伸试验与应力-应变图应变图1.标准拉伸试样标准拉伸试样标距标距 lGB/T6397-1986金
11、属拉伸试验试样金属拉伸试验试样2 2 2 2-4 -4 -4 -4 材料拉伸时的力学性能材料拉伸时的力学性能材料拉伸时的力学性能材料拉伸时的力学性能标距标距 lA压缩样式压缩样式lbbldl/d=13.5l/b=13.519郭德伟郭德伟2.2.试验装置试验装置2 2 2 2-4 -4 -4 -4 材料拉伸时的力学性能材料拉伸时的力学性能材料拉伸时的力学性能材料拉伸时的力学性能20郭德伟郭德伟3.3.拉伸试验与拉伸图拉伸试验与拉伸图 (F-l曲线曲线 )2 2 2 2-4 -4 -4 -4 材料拉伸时的力学性能材料拉伸时的力学性能材料拉伸时的力学性能材料拉伸时的力学性能21郭德伟郭德伟2 2 2
12、 2-4 -4 -4 -4 材料拉伸时的力学性能材料拉伸时的力学性能材料拉伸时的力学性能材料拉伸时的力学性能拉伸图（压缩图）与材料有关，与式样的横截面尺寸及拉伸图（压缩图）与材料有关，与式样的横截面尺寸及标距大小有关。标距大小有关。FOl所以常用应力所以常用应力-应变图，即应变图，即 图来表示材料的力学图来表示材料的力学性能。性能。O图形具有相似性图形具有相似性横坐标横坐标纵坐标纵坐标22郭德伟郭德伟滑移线滑移线低碳钢拉伸的四个阶段低碳钢拉伸的四个阶段二、低碳钢拉伸力学性能二、低碳钢拉伸力学性能2 2 2 2-4 -4 -4 -4 材料拉伸时的力学性能材料拉伸时的力学性能材料拉伸时的力学性能材
13、料拉伸时的力学性能OA为直线，其斜率在数值上为直线，其斜率在数值上tana a=E（弹性模量）弹性模量）比例极限比例极限屈服极限屈服极限 强度强度极限极限 23郭德伟郭德伟滑移线滑移线缩颈与断裂缩颈与断裂断口断口低碳钢试件在拉伸过程中的力学现象低碳钢试件在拉伸过程中的力学现象2 2 2 2-4 -4 -4 -4 材料拉伸时的力学性能材料拉伸时的力学性能材料拉伸时的力学性能材料拉伸时的力学性能24郭德伟郭德伟e e p塑性应变塑性应变e e e弹性应变弹性应变冷作硬化冷作硬化冷作硬化冷作硬化：预加塑性变形使材料的比例极限或弹性极限提预加塑性变形使材料的比例极限或弹性极限提高的现象。高的现象。三、
14、材料在卸载与再加载时的力学行为三、材料在卸载与再加载时的力学行为2 2 2 2-4 -4 -4 -4 材料拉伸时的力学性能材料拉伸时的力学性能材料拉伸时的力学性能材料拉伸时的力学性能比例极限提高比例极限提高弹性指标上升弹性指标上升塑性指标下降塑性指标下降25郭德伟郭德伟四、材料的塑性四、材料的塑性 延伸率：延伸率：l试验段原长（标距）试验段原长（标距）D Dl0试验段残余变形试验段残余变形塑性塑性塑性塑性：材料经受较大塑性变形而不破坏的能力材料经受较大塑性变形而不破坏的能力,亦称亦称延性延性。2 2 2 2-4 -4 -4 -4 材料拉伸时的力学性能材料拉伸时的力学性能材料拉伸时的力学性能材料
15、拉伸时的力学性能26郭德伟郭德伟断面收缩率：断面收缩率：A试验段横截面原面积试验段横截面原面积A1断口的横截面面积断口的横截面面积塑性与脆性材料塑性与脆性材料 塑性材料塑性材料：d d d d 例如结构钢与硬铝等例如结构钢与硬铝等 脆性材料脆性材料：d d d d 抗拉，可做承压材料抗拉，可做承压材料抗冲击方面抗冲击方面：使试件破坏所做功德大小来衡量，使试件破坏所做功德大小来衡量，即即 图中所围图中所围面积面积 塑性材料一般好于塑性材料一般好于脆性脆性材料材料对应力集中的敏感性对应力集中的敏感性：脆性脆性材料材料对对应力集中应力集中比比塑性材塑性材料敏感，设计时要注意料敏感，设计时要注意34郭
16、德伟郭德伟一、应力集中一、应力集中2 2 2 2-6 -6 -6 -6 应力集中与材料疲劳应力集中与材料疲劳应力集中与材料疲劳应力集中与材料疲劳s smax最大局部应力最大局部应力A AA A截面上的正应力？截面上的正应力？应力集中因数应力集中因数应力集中因数应力集中因数名义应力名义应力名义应力名义应力b：板宽：板宽 d：孔径：孔径 ：板厚：板厚由于截面急剧变化所引起的应由于截面急剧变化所引起的应力局部增大现象称力局部增大现象称应力集中应力集中应力集中应力集中。36郭德伟郭德伟应力集中系数应力集中系数 K K（查表）（查表）2 2 2 2-6 -6 -6 -6 应力集中与材料疲劳应力集中与材料
17、疲劳应力集中与材料疲劳应力集中与材料疲劳圆孔或圆角的半径愈小，应力集中系数圆孔或圆角的半径愈小，应力集中系数 K K 愈大愈大37郭德伟郭德伟二、交变应力与材料疲劳二、交变应力与材料疲劳疲劳破坏：疲劳破坏：在交变应力作用在交变应力作用下，构件产生可见裂纹或完下，构件产生可见裂纹或完全断裂的现象。全断裂的现象。连杆连杆活塞杆活塞杆随时间变化的应力称随时间变化的应力称循环应力循环应力或或交变应力交变应力应力集中对构件的疲劳强度影响极大。应力集中对构件的疲劳强度影响极大。2 2 2 2-6 -6 -6 -6 应力集中与材料疲劳应力集中与材料疲劳应力集中与材料疲劳应力集中与材料疲劳38郭德伟郭德伟三、
18、应力集中对构件强度的影响三、应力集中对构件强度的影响脆性材料：脆性材料：在在 max b处首先破坏处首先破坏。塑性材料：塑性材料：应力分布均匀化。应力分布均匀化。l 静载荷作用的强度问题静载荷作用的强度问题塑性材料的静强度问题可不考虑应力集中，塑性材料的静强度问题可不考虑应力集中，脆性材料的强度问题需考虑应力集中，脆性材料的强度问题需考虑应力集中，所有材料的疲劳强度问题需考虑应力集中。所有材料的疲劳强度问题需考虑应力集中。l结论结论2 2 2 2-6 -6 -6 -6 应力集中与材料疲劳应力集中与材料疲劳应力集中与材料疲劳应力集中与材料疲劳39郭德伟郭德伟一、失效与许用应力一、失效与许用应力2
19、 2 2 2-7 -7 -7 -7 许用应力与强度条件许用应力与强度条件许用应力与强度条件许用应力与强度条件失效：失效：断裂、屈服或显著的塑性变形断裂、屈服或显著的塑性变形,使材料不能使材料不能正常工作。正常工作。极限应力极限应力极限应力极限应力 ：强度极限强度极限 （脆性材料）（脆性材料）屈服应力屈服应力 （塑性材料）（塑性材料）工作应力工作应力工作应力工作应力：构件实际承载所引起的应力。构件实际承载所引起的应力。许用应力许用应力许用应力许用应力：工作应力的最大容许值工作应力的最大容许值n安全因数，安全因数，n11对塑性材料，通常取为对塑性材料，通常取为1.51.52.22.2对脆性材料，通
20、常取为对脆性材料，通常取为3.03.05.05.040郭德伟郭德伟二、强度条件二、强度条件强度条件：强度条件：保证结构或构件不致因强度不够而破坏的条件。保证结构或构件不致因强度不够而破坏的条件。等截面杆：等截面杆：变截面杆：变截面杆：拉压杆强度条件：拉压杆强度条件：2 2 2 2-7 -7 -7 -7 许用应力与强度条件许用应力与强度条件许用应力与强度条件许用应力与强度条件41郭德伟郭德伟三、强度条件的应用三、强度条件的应用三类常见的强度问题三类常见的强度问题校核强度：校核强度：已知外力，已知外力，A，判断，判断是否能安全工作？是否能安全工作？截面设计：截面设计：已知外力，已知外力，确定，确定
21、确定承载能力：确定承载能力：已知已知A，确定，确定2 2 2 2-7 -7 -7 -7 许用应力与强度条件许用应力与强度条件许用应力与强度条件许用应力与强度条件 由静力平衡方程，由外力与内力（轴力）的关系确定构由静力平衡方程，由外力与内力（轴力）的关系确定构件所允许的最大载荷件所允许的最大载荷42郭德伟郭德伟例例:两杆结构如图，两杆结构如图，=30=30o o，F=10kN，BC为钢杆为钢杆,长长2m,2m,AB为木杆，为木杆，AB杆的横截面积杆的横截面积A1 1=10000mm=10000mm2 2，1 1=7MPa=7MPa，BC杆的横截面积杆的横截面积A2 2=600mm=600mm2
22、2，2 2=160MPa=160MPa，试：，试：(1)(1)校核两杆的强度；校核两杆的强度；(2)(2)求许用载荷求许用载荷F;(3)(3)根据许用载荷根据许用载荷重新设计重新设计BC杆杆 的直径。的直径。2 2 2 2-7 -7 -7 -7 许用应力与强度条件许用应力与强度条件许用应力与强度条件许用应力与强度条件BAC解：解：(1)校核两杆的强度校核两杆的强度取节点取节点B为研究对象作受力分析为研究对象作受力分析BF1F243郭德伟郭德伟BF1F22 2 2 2-7 -7 -7 -7 许用应力与强度条件许用应力与强度条件许用应力与强度条件许用应力与强度条件压应力压应力拉应力拉应力两杆都满足
23、强度要求两杆都满足强度要求44郭德伟郭德伟2 2 2 2-7 -7 -7 -7 许用应力与强度条件许用应力与强度条件许用应力与强度条件许用应力与强度条件(2)(2)求许用载荷求许用载荷FBF1F2两杆分别能承担的许用载荷两杆分别能承担的许用载荷由前面内力和外力的关系，得由前面内力和外力的关系，得取取45郭德伟郭德伟(3)(3)根据许用载荷根据许用载荷重新设计重新设计BC杆的直径。杆的直径。2 2 2 2-7 -7 -7 -7 许用应力与强度条件许用应力与强度条件许用应力与强度条件许用应力与强度条件BAC当当BF1F2据强度条件据强度条件BC杆的横截面积杆的横截面积46郭德伟郭德伟四、强度条件的
24、进一步应用四、强度条件的进一步应用1.1.重量最轻设计重量最轻设计已知：已知：大小大小 与方向，材料相同与方向，材料相同可设计量：可设计量：目标：使结构最轻（不考虑失稳）目标：使结构最轻（不考虑失稳）分析：利用强度条件，分析：利用强度条件，可表为可表为 的函的函数，结构重量可表为数，结构重量可表为 的函数，并进一步表为的函数，并进一步表为 的单变量函数，于是可以由求极值的方法设计。的单变量函数，于是可以由求极值的方法设计。2 2 2 2-7 -7 -7 -7 许用应力与强度条件许用应力与强度条件许用应力与强度条件许用应力与强度条件47郭德伟郭德伟结构重量结构重量2 2 2 2-7 -7 -7
25、-7 许用应力与强度条件许用应力与强度条件许用应力与强度条件许用应力与强度条件解：解：设材料比重为设材料比重为48郭德伟郭德伟2.2.工程设计中的等强度原则工程设计中的等强度原则例：例：d=27mm,D=30mm,=850MPa,套管套管 250MPa，试设计套管外径试设计套管外径D套管套管内管内管设计原则讨论：设计原则讨论：如果套管太薄，强度不够；但是如果设计得太厚，如果套管太薄，强度不够；但是如果设计得太厚，则套管没坏时可能内管已坏，浪费材料没提高强度。因则套管没坏时可能内管已坏，浪费材料没提高强度。因此合理的设计是套管和内管强度相等。此合理的设计是套管和内管强度相等。上述原则称为上述原则
26、称为等强原则等强原则等强原则等强原则，在工程设计中广泛使用。，在工程设计中广泛使用。2 2 2 2-7 -7 -7 -7 许用应力与强度条件许用应力与强度条件许用应力与强度条件许用应力与强度条件49郭德伟郭德伟解：解：例：例：d=27mm,D=30mm,=850MPa,套管套管 250MPa，求套管外径求套管外径D。（依据等强原则）（依据等强原则）套管套管内管内管2 2 2 2-7 -7 -7 -7 许用应力与强度条件许用应力与强度条件许用应力与强度条件许用应力与强度条件50郭德伟郭德伟例：例：石柱桥墩的等强设计石柱桥墩的等强设计求三种情况体积比。求三种情况体积比。（1 1）等直柱）等直柱（3
27、 3）等强柱）等强柱（2 2）阶梯柱）阶梯柱危险截面在何处？怎样进行等强设计？危险截面在何处？怎样进行等强设计？2 2 2 2-7 -7 -7 -7 许用应力与强度条件许用应力与强度条件许用应力与强度条件许用应力与强度条件51郭德伟郭德伟（1 1）等直桥墩）等直桥墩危险截面在底部危险截面在底部等直桥墩截面积设计：等直桥墩截面积设计：桥墩体积：桥墩体积：2 2 2 2-7 -7 -7 -7 许用应力与强度条件许用应力与强度条件许用应力与强度条件许用应力与强度条件52郭德伟郭德伟（2 2）阶梯桥墩）阶梯桥墩危险截面在两段底部，根据等强原则，危险截面在两段底部，根据等强原则，此两截面设计为同时达到许
28、用应力。此两截面设计为同时达到许用应力。上段：上段：下段：下段：体积：体积：2 2 2 2-7 -7 -7 -7 许用应力与强度条件许用应力与强度条件许用应力与强度条件许用应力与强度条件53郭德伟郭德伟（3 3）等强桥墩）等强桥墩根据等强原则，设计所有截面同根据等强原则，设计所有截面同时达到许用应力时达到许用应力。依据微段上下截面等强画受力依据微段上下截面等强画受力图，由微段平衡列平衡方程。图，由微段平衡列平衡方程。2 2 2 2-7 -7 -7 -7 许用应力与强度条件许用应力与强度条件许用应力与强度条件许用应力与强度条件54郭德伟郭德伟设桥墩重量为设桥墩重量为G，则，则由：由：故：故：三种
29、方案体积（重量）比：三种方案体积（重量）比：2 2 2 2-7 -7 -7 -7 许用应力与强度条件许用应力与强度条件许用应力与强度条件许用应力与强度条件55郭德伟郭德伟作业：作业：P51 习题习题 2-112-11 2-13 2-132 2 2 2-7 -7 -7 -7 许用应力与强度条件许用应力与强度条件许用应力与强度条件许用应力与强度条件56郭德伟郭德伟 2-8 2-8 2-8 2-8 连接部分的强度计算连接部分的强度计算连接部分的强度计算连接部分的强度计算工程实例工程实例57郭德伟郭德伟 2-8 2-8 2-8 2-8 连接部分的强度计算连接部分的强度计算连接部分的强度计算连接部分的强
30、度计算一、工程实例一、工程实例螺栓螺栓连接连接铆钉连接铆钉连接销轴连接销轴连接58郭德伟郭德伟耳片耳片销钉销钉螺栓螺栓分析方法：连接件受力与变形一般很复杂，精确分析分析方法：连接件受力与变形一般很复杂，精确分析困难、不实用，通常采用简化分析法或假定分析法困难、不实用，通常采用简化分析法或假定分析法（区别于其它章节）。实践表明，只要简化合理，有（区别于其它章节）。实践表明，只要简化合理，有充分实验依据，在工程中是实用有效的。充分实验依据，在工程中是实用有效的。2-8 2-8 2-8 2-8 连接部分的强度计算连接部分的强度计算连接部分的强度计算连接部分的强度计算59郭德伟郭德伟 2-8 2-8
31、2-8 2-8 连接部分的强度计算连接部分的强度计算连接部分的强度计算连接部分的强度计算一、剪切与剪切强度条件一、剪切与剪切强度条件FFFF假定剪切面上的假定剪切面上的切应力均匀分布切应力均匀分布单剪单剪：一个剪切面：一个剪切面双剪双剪：两个剪切面：两个剪切面剪力剪力切应力切应力剪切面面积剪切面面积注意注意铆钉数铆钉数60郭德伟郭德伟 2-8 2-8 2-8 2-8 连接部分的强度计算连接部分的强度计算连接部分的强度计算连接部分的强度计算剪力剪力切应力切应力铆钉数铆钉数为满足强度使用条件为满足强度使用条件许用切应力许用切应力设计计算铆钉的个数设计计算铆钉的个数62郭德伟郭德伟 2-8 2-8
32、2-8 2-8 连接部分的强度计算连接部分的强度计算连接部分的强度计算连接部分的强度计算挤压挤压：接触面上产生的局部承压：接触面上产生的局部承压挤压面挤压面：相互接触的表面：相互接触的表面挤压力挤压力：作用在接触面上的压力，：作用在接触面上的压力，Fb，垂直于挤压面，垂直于挤压面挤压应力挤压应力：挤压在挤压面上产生的正应力，：挤压在挤压面上产生的正应力，二、挤压与挤压强度条件二、挤压与挤压强度条件63郭德伟郭德伟 2-8 2-8 2-8 2-8 连接部分的强度计算连接部分的强度计算连接部分的强度计算连接部分的强度计算二、挤压与挤压强度条件二、挤压与挤压强度条件应力分布不均匀应力分布不均匀 工程
33、中采用挤压面的正投影面积作为挤工程中采用挤压面的正投影面积作为挤压面的面积压面的面积挤压应力挤压应力强度条件强度条件对于钢材，一般对于钢材，一般64郭德伟郭德伟 2-8 2-8 2-8 2-8 连接部分的强度计算连接部分的强度计算连接部分的强度计算连接部分的强度计算三、钢板抗拉强度计算三、钢板抗拉强度计算ddb钢板的净截面积（实际面积）钢板的净截面积（实际面积）强度条件强度条件65郭德伟郭德伟连接件破坏形式连接件破坏形式66郭德伟郭德伟例例 已知已知：F=80 kN,d d =10 mm,b=80 mm,d=16 mm,t t =100 MPa,s s bs =300 MPa,s s =160
34、 MPa试：校核接头强度试：校核接头强度 2-8 2-8 2-8 2-8 连接部分的强度计算连接部分的强度计算连接部分的强度计算连接部分的强度计算67郭德伟郭德伟解：解：1.1.接头受力分析接头受力分析 当各铆钉的当各铆钉的材料材料与与直径直径均相同，且均相同，且外力作用线外力作用线在在铆钉群剪切面上的投影，通过铆钉群剪切面上的投影，通过铆钉群剪切面形心铆钉群剪切面形心时，时，通常认为通常认为各铆钉剪切面上的剪力相等各铆钉剪切面上的剪力相等 2-8 2-8 2-8 2-8 连接部分的强度计算连接部分的强度计算连接部分的强度计算连接部分的强度计算68郭德伟郭德伟2.2.强度校核强度校核剪切强度：
35、剪切强度：挤压强度：挤压强度：拉伸强度：拉伸强度：2-8 2-8 2-8 2-8 连接部分的强度计算连接部分的强度计算连接部分的强度计算连接部分的强度计算69郭德伟郭德伟作业：作业：P53 习题习题 2-202-20 2-8 2-8 2-8 2-8 连接部分的强度计算连接部分的强度计算连接部分的强度计算连接部分的强度计算70郭德伟郭德伟 2-9 2-9 2-9 2-9 结构可靠性设计概念简介结构可靠性设计概念简介结构可靠性设计概念简介结构可靠性设计概念简介r 载荷与材料性能等的分散性载荷与材料性能等的分散性r 安全因数法的不足安全因数法的不足 随机性与概率统计方法的利用随机性与概率统计方法的利
36、用71郭德伟郭德伟频度频度频度频度载载荷的分散性荷的分散性材料性能材料性能的分散性的分散性（某地风速）（某地风速）（某种钢的屈服应力）（某种钢的屈服应力）试讨论安全因数法的不足试讨论安全因数法的不足72郭德伟郭德伟 当当载载荷荷与与材材料料性性能能等等存存在在很很大大分分散散性性或或随随机机性性时时，用用安安全全因因素素法法处处理理强强度度问问题题，或或过过于于保保守，或欠缺安全。守，或欠缺安全。宜采用概率统计方宜采用概率统计方法进行分析法进行分析-结构可结构可靠性设计靠性设计。载荷与材料性能等载荷与材料性能等虽然存在很大分散性，虽然存在很大分散性，但往往服从某些统计但往往服从某些统计规律。规律。73郭德伟郭德伟作业作业2-11,12,16,1874