【正文】 FN≤[σ] 發(fā)生相對錯動的截面稱為 剪切面 ，它平行于作用力的作用線，位于構成剪切的兩力之間?，F(xiàn)以圖 230所示的鉚釘連接中的鉚釘為例進行分析。切應力在剪切面上的分布情況比較復雜，為了計算簡便，工程中通常采用以實驗、經(jīng)驗為基礎的實用計算，即近似地認為切應力在剪切面上是均勻分布的，于是有： τ=FQ/A （ 211） 式中 τ —— 切應力， Pa或 MPa； FQ—— 剪切面上的剪力， N； A—— 剪切面面積， mm2。擠壓面一般垂直于外力作用線。 擠壓面 圖 231 擠壓 第 2章 直桿的基本變形 （ 2）擠壓的實用計算 擠壓面上的作用力即擠壓力，用 FP表示。如圖 232所示的鍵連接中，擠壓面為平面。 2．擠壓面 發(fā)生擠壓的接觸面稱為 擠壓面， 一般來說，擠壓面與外力的方向垂直，擠壓面的面積按 擠壓面的計算面積計算 。 （ a） （ b） 圖 234汽車方向盤的操縱桿 圖 235 傳動軸 第 2章 直桿的基本變形 圖 236扭轉(zhuǎn)變形的受力簡化 圓軸扭轉(zhuǎn)的特點為： 1． 受力特點 ：在桿件兩端垂直于桿軸線的平面內(nèi)作用一對大小相等，方向相反的外力偶矩。 第 2章 直桿的基本變形 （ a）變形前 （ b）變形后 圖 237圓軸的扭轉(zhuǎn)變形 * 圓軸扭轉(zhuǎn) 時橫截面的切應力分布規(guī)律 為了研究圓軸扭轉(zhuǎn)時橫截面上的應力分布情況，可先從觀察和分析變形的現(xiàn)象入手。 第 2章 直桿的基本變形 由此可以得出： (1)扭轉(zhuǎn)變形時，由于圓軸相鄰橫截面間的距離不變，即圓軸沒有縱向變形發(fā)生，因此橫截面上沒有正應力。 （ a）實心軸 （ b）空心軸 圖 238橫截面上切應力分規(guī)律 第 2章 直桿的基本變形 直梁的彎曲 直梁彎曲的概念 1． 彎曲變形 的實例 兩人用木棍抬重物時，木棍將發(fā)生彎曲，其軸線由直線變?yōu)榍€，這種在垂直于桿件軸線的外力的作用下或在縱向平面內(nèi)受到力偶作用時，軸線由直線變?yōu)榍€的變形稱為彎曲變形 。 圖 242縱向?qū)ΨQ面 3．平面彎曲的定義 平面彎曲 —— 當作用在梁上的外力或力偶都在梁的縱向?qū)ΨQ面內(nèi)，且各力都與梁的軸線垂直，梁彎曲變形后，其軸線在縱向?qū)ΨQ面內(nèi)由直線變成平面曲線，如圖 242所示。 圖 243橫截面的對稱軸 第 2章 直桿的基本變形 5．梁簡化的三種基本形式 梁的結構很多，根據(jù)支座的情況可以分為以下三種基本形式： （ 1）簡支梁 梁的一端為固定鉸鏈支座，另一端為活動鉸鏈支座的梁稱為簡支梁，如圖 244（ a）所示。 圖 245載荷的簡化 第 2章 直桿的基本變形 —— 剪力和彎矩 為了對梁進行強度和剛度計算，必須首先確定梁在載荷作用下任一橫截面上的內(nèi)力，內(nèi)力的求解采用截面法。 彎矩 MC等于橫截面以左梁上所有外力對橫截面形心 C的矩的代數(shù)和。 1．中性層與中性軸 如圖 247所示矩形截面梁，在其兩端受到兩個力偶的作用發(fā)生純彎曲變形?？梢宰C明，中性軸必過梁橫截面的形心且與縱向?qū)ΨQ平面垂直；由于中性軸位于中性層上，故中性軸是橫截面上伸長區(qū)域與縮短區(qū)域的分界線。 第 2章 直桿的基本變形 圖 247中性層與中性軸 圖 248梁橫截面上的彎曲正應力 第 2章 直桿的基本變形 * 組合變形 在前文中，分別討論了桿件在拉壓、剪切、扭轉(zhuǎn)、平面彎曲四種基本變形。 常見組合變形的類型： （ 1）斜彎曲（圖 253）； （ 2）拉伸（壓縮）與彎曲組合變形（圖 24圖 250、圖 25圖 252）； （ 3）彎曲與扭轉(zhuǎn)組合變形（圖 252）。 如圖 254（ a）所示，作用于輪齒上的力 P的大小、方向和作用點不斷改變，使齒根 A點處的彎曲應力由零迅速增到最大值，當一對嚙合的齒脫開時，此處的應力迅速減為零。在交變載荷作用下，齒根 A點處的彎曲應力由零增到最大值，再由最大減為零，不斷變化著。這種載荷稱為對稱交變疲勞載荷。 第 2章 直桿的基本變形 疲勞破壞的解釋一般是：當交變應力的大小超過一定限度時，經(jīng)過多次循環(huán)后，在構件的應力最大處或材料的缺陷處產(chǎn)生很細的裂紋，形成裂紋源。 2．疲勞破壞的危害 材料在交變應力作用下發(fā)生的破壞，稱為疲勞破壞。事故的原因是由于未對塔機進行基本的日常維護與管理而導致螺栓疲勞破壞、部分材料撕裂，以至最終傾覆。一般試驗時規(guī)定，鋼在經(jīng)受 107次、非鐵（有色）金屬材料經(jīng)受 108次交變載荷作用時不產(chǎn)生斷裂時的最大應力稱為疲勞強度。 ③構件表面質(zhì)量的影響 由于不同的加工方法造成構件表面粗糙度不同，因此也就呈現(xiàn)出不同的應力集中?？梢詮囊韵聨讉€方面來提高構件的疲勞強度。如圖 259（ a）所示，這樣既降低了應力集中又不影響軸與軸承的裝配。 （ 2）提高構件的表面加工質(zhì)量 一般說，構件表層的應力都很大，例如在承受彎曲和扭轉(zhuǎn)的構件中，其最大應力均發(fā)生在構件的表層。 （ 3）提高構件表面強度 常用的方法有表面熱處理和表面機械強化兩種方法。對這些壓桿，必須保證它們具有足夠的穩(wěn)定性，否則會造成嚴重的事故。這種破壞是由于強度不足而引起的，只要壓桿滿足強度條件，就能保證安全工作。這說明細長壓桿喪失工作能力，是由于它不能保持原來的直線形狀而造成的。 圖 263 A B C D 2．計算題 （ 1） 試求如圖 264所示，各桿 1 2 33截面的軸力。 圖 266 謝謝觀看 /歡迎下載 BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES. BY FAITH I BY FAITH 。已知許用應力 [σ]= 40MPa，問起吊電動機時，吊環(huán)螺釘是否安全。 壓桿保持原有直線平衡狀態(tài)的能力 ，稱為 壓桿的穩(wěn)定性 ；反之，壓桿喪失直線平衡狀態(tài)而被破壞的現(xiàn)象，稱為 喪失穩(wěn)定或失穩(wěn) 。 例如，一根寬 3cm，厚 5mm，長 30cm的矩形截面的木桿（圖 261），設其許用應力 [σ]＝ 40MPa，按壓縮強度條件計算，它的承載能力為 P≤A[σ]＝ 5 30 40 103＝ 6KN。因此研究壓桿的穩(wěn)定性是非常必要的。表面機械強化通常采用對構件表面進行滾壓、噴丸等，使構件表面形成預壓應力層，以降低最容易形成疲勞裂紋的拉應力，從而提高表層強度。因此，對疲勞強度要求高的構件，應采用精加工方法，以獲得較高的表面質(zhì)量。 細實線 粗實線 出來的短線剪掉 ！ 圖 259合理設計構件的外形 第 2章 直桿的基本變形 設計構件外形時，應盡量避免帶有尖角的孔和槽。因此工程上常采用改變構件外形尺寸的方法來減小應力集中。 第 2章 直桿的基本變形 4．提高疲勞強度的措施 根據(jù)疲勞破壞的分析，裂紋源通常是在有應力集中的部位產(chǎn)生。在這些部位將產(chǎn)生應力集中，使局部應力增高，因而容易導致產(chǎn)生疲勞裂紋，顯著降低構件的疲勞強度。 圖 258德國高速列車出軌 第 2章 直桿的基本變形 3． 材料的疲勞強度 （ 1）疲勞強度 疲勞強度是指金屬材料在無限多次交變載荷作用下而不破壞的最大應力，又稱為疲勞極限。這一過程十分危險，因為若載荷只作用一次，可能不會產(chǎn)生任何不良影響，而常規(guī)的應力分析會得出材料處于安全狀態(tài)的假定，但實際上并非如此。隨著裂紋的不斷擴大，構件橫截面的有效面積逐漸縮小；當截面面積減小到一定程度時，由于一個突然的振動和沖擊，使構件突然斷裂，形成了斷口的粗糙區(qū)。 第 2章 直桿的基本變形 圖 255火車輪軸 材料在交變應力作用下發(fā)生的破壞，稱為疲勞破壞?；疖嚨妮嗇S基本上是四點彎曲的圓截面梁，梁的頂面產(chǎn)生壓應力而底面產(chǎn)生拉應力，參見圖 255所示。齒輪不停的旋轉(zhuǎn)，應力也就不停的重復上述過程（圖 254b）。所謂靜載荷，是指由零緩慢地增加到某一值后保持不變（或變動很小）的載荷。刪除 如圖 249 所示，長江三峽大壩在水壓力和自身重力和載荷作用下，將產(chǎn)生壓縮和彎曲的組合變形； 圖 249長江三峽大壩及其受力 如圖圖 249所示，鉆床立柱在受軸向拉伸的同時還有彎曲變形； 第 2章 直桿的基本變形 如圖 250 所示，開口鏈環(huán)在受軸向拉伸的同時還有彎曲變形； 圖 250鏈環(huán)及其受力 如圖 2