【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 心 O點(diǎn)的平面匯交力系和附加的平面力偶系是等效的 。 任務(wù) 5 分析平面任意力系 模塊二 工程構(gòu)件的力學(xué)分析 附加力偶系 M M … 、 Mn 可合成為一個(gè)力偶 ， 合力偶矩 MO 等于各附加力偶矩的代數(shù)和 。 故 : 將平面匯交力系 F1′、 F2′、 … 、 Fn′合成為作用于簡(jiǎn)化中心O 點(diǎn)的一個(gè)力 FR′， 如圖 2— 1— 2 7 c所示 。 則： 二、平面任意力系向一點(diǎn)簡(jiǎn)化 1 .平面任意力系向一點(diǎn)簡(jiǎn)化 任務(wù) 5 分析平面任意力系 模塊二 工程構(gòu)件的力學(xué)分析 二、平面任意力系向一點(diǎn)簡(jiǎn)化 2 .簡(jiǎn)化結(jié)果 —— 主矢和主矩 平面任意力系中所有力的矢量和 FR′稱為該力系的主矢；而各力對(duì)于任選簡(jiǎn)化中心 O點(diǎn)之矩的代數(shù)和 MO 稱為該力系對(duì)于簡(jiǎn)化中心的主矩 。 主矢的大小和方向?yàn)椋? 任務(wù) 5 分析平面任意力系 模塊二 工程構(gòu)件的力學(xué)分析 三、平面任意力系的平衡條件與平衡方程 1 .平衡條件 若要使物體受平面任意力系的作用而處于平衡狀態(tài)，其主矢和主矩必須同時(shí)為零，即 : 也就是： 任務(wù) 5 分析平面任意力系 模塊二 工程構(gòu)件的力學(xué)分析 三、平面任意力系的平衡條件與平衡方程 2 .平衡方程 平面任意力系平衡的充分必要條件為：力系中各力在任選的兩個(gè)坐標(biāo)軸上的投影的代數(shù)和分別為零，且各力對(duì)任一點(diǎn)力矩的代數(shù)和也為零。 平面任意力系的平衡方程： 任務(wù) 5 分析平面任意力系 模塊二 工程構(gòu)件的力學(xué)分析 三、平面任意力系的平衡條件與平衡方程 2 .平衡方程 平面任意力系平衡方程的其他兩種形式： (1)二力矩形式。其中 x軸不得垂直于 A、 B兩點(diǎn)的連線。 任務(wù) 5 分析平面任意力系 模塊二 工程構(gòu)件的力學(xué)分析 三、平面任意力系的平衡條件與平衡方程 2 .平衡方程 (2)三力矩形式。其中 A、 B、 C三點(diǎn)不得共線。 任務(wù) 5 分析平面任意力系 模塊二 工程構(gòu)件的力學(xué)分析 根據(jù)上面所講的平面任意力系的平衡條件，來(lái)解決任務(wù)引入中的問(wèn)題。 取橫梁為研究對(duì)象，畫受力圖，如圖 2125b所示。 選 H 點(diǎn)為矩心，列平衡方程求解。 任務(wù)實(shí)施 任務(wù) 5 分析平面任意力系 模塊二 工程構(gòu)件的力學(xué)分析 任務(wù)實(shí)施 任務(wù) 5 分析平面任意力系 模塊二 工程構(gòu)件的力學(xué)分析 一、平面平行力系 在平面任意力系中，若各力的作用線相互平行，這種力系稱為平面平行力系，它是平面任意力系的又一種特殊情況。 知識(shí)鏈接 其平衡方程只有兩個(gè)，即 : 任務(wù) 5 分析平面任意力系 模塊二 工程構(gòu)件的力學(xué)分析 課題一 靜力學(xué) 課題二 材料力學(xué) 模塊二 工程構(gòu)件的力學(xué)分析 課題二 材料力學(xué) 任務(wù) 1 計(jì)算活塞桿的拉伸變形 任務(wù) 2 計(jì)算鉚釘?shù)募羟信c擠壓變形強(qiáng)度 任務(wù) 3 計(jì)算傳動(dòng)軸的扭轉(zhuǎn)變形強(qiáng)度 任務(wù) 4 計(jì)算梁的彎曲變形內(nèi)力 任務(wù) 5 計(jì)算梁的彎曲變形強(qiáng)度 模塊二 工程構(gòu)件的力學(xué)分析 1. 了解拉伸與壓縮的概念； 2. 掌握橫截面上的內(nèi)力和應(yīng)力 ； 3. 了解強(qiáng)度計(jì)算、強(qiáng)度校核 ； 4. 了解軸向拉伸或壓縮時(shí)的變形； 課題二 材料力學(xué) 任務(wù) 1 計(jì)算活塞桿的拉伸變形 5. 能夠利用強(qiáng)度條件設(shè)計(jì)構(gòu)件尺寸。 模塊二 工程構(gòu)件的力學(xué)分析 任務(wù) 1 計(jì)算活塞桿的拉伸變形 在工程實(shí)際中 ， 有很多構(gòu)件在工作時(shí)會(huì)發(fā)生拉伸或壓縮變形 。 如圖 221a所示的裝載車自卸裝置 ， 車斗下面的活塞桿在工作時(shí)的受力簡(jiǎn)圖如圖 221b所示 ， 活塞桿是承受壓縮的 。 假如裝載車的額定載質(zhì)量是 12t， 活塞桿選用鋼件 ， 直徑為50mm， F1=235kN， 活塞桿的許用應(yīng)力為 120MPa。 那么活塞桿的強(qiáng)度是否滿足使用要求 ? 若 F1=200kN， 活塞桿直徑至少應(yīng)為多大 ? 任務(wù)引入 模塊二 工程構(gòu)件的力學(xué)分析 要解決上面的問(wèn)題 ， 必須研究活塞桿的受力情況 ， 特別是活塞桿所受的內(nèi)力 ， 以及其受力后的變形情況和強(qiáng)度問(wèn)題 ，然后由強(qiáng)度條件設(shè)計(jì)活塞桿的尺寸 。 所以要學(xué)習(xí)桿件拉伸與壓縮時(shí)的內(nèi)力 、 應(yīng)力及強(qiáng)度條件等 。 任務(wù)分析 任務(wù) 1 計(jì)算活塞桿的拉伸變形 模塊二 工程構(gòu)件的力學(xué)分析 一、拉伸和壓縮 受拉伸或壓縮的構(gòu)件大多是等截面直桿 (統(tǒng)稱為桿件 ) ， 其受力情況簡(jiǎn)化和受力特點(diǎn)以及變形特點(diǎn)見(jiàn)表 221。 相關(guān)知識(shí) 任務(wù) 1 計(jì)算活塞桿的拉伸變形 模塊二 工程構(gòu)件的力學(xué)分析 二、橫截面上的內(nèi)力和應(yīng)力 1 .軸力和軸力圖， 見(jiàn)表 222。 任務(wù) 1 計(jì)算活塞桿的拉伸變形 模塊二 工程構(gòu)件的力學(xué)分析 任務(wù) 1 計(jì)算活塞桿的拉伸變形 模塊二 工程構(gòu)件的力學(xué)分析 二、橫截面上的內(nèi)力和應(yīng)力 2 .橫截面上的正應(yīng)力 應(yīng)力是指構(gòu)件在外力作用下 ， 單位面積上的內(nèi)力 。 桿件受拉 (壓 )時(shí)的內(nèi)力在橫截面上是均勻分布的 ， 如圖 224所示 。 假設(shè)桿件的橫截面積為 A， 軸力為 FN ， 則單位面積上的內(nèi)力為 FN/A。 由于內(nèi)力垂直于橫截面 ， 因而應(yīng)力也垂直于橫截面 ，稱這樣的應(yīng)力為正應(yīng)力 ， 用符號(hào) σ表示 。 于是有： 任務(wù) 1 計(jì)算活塞桿的拉伸變形 模塊二 工程構(gòu)件的力學(xué)分析 三、許用應(yīng)力和安全系數(shù) 1 .極限應(yīng)力 σ176。 由金屬材料知識(shí)可知，當(dāng)塑性材料達(dá)到屈服強(qiáng)度 ReL時(shí)，將產(chǎn)生較大塑性變形；脆性材料達(dá)到抗拉強(qiáng)度 Rm 時(shí)，將發(fā)生斷裂。 工程上把材料喪失正常工作能力的應(yīng)力，稱為極限應(yīng)力或危險(xiǎn)應(yīng)力，以 σ176。 表示。 脆性材料： 塑性材料： 任務(wù) 1 計(jì)算活塞桿的拉伸變形 模塊二 工程構(gòu)件的力學(xué)分析 三、許用應(yīng)力和安全系數(shù) 2 .工作應(yīng)力 σ 構(gòu)件工作時(shí)，由載荷引起的應(yīng)力稱為工作應(yīng)力。 構(gòu)件拉伸或壓縮變形時(shí)，其橫截面上的工作應(yīng)力為 : 任務(wù) 1 計(jì)算活塞桿的拉伸變形 模塊二 工程構(gòu)件的力學(xué)分析 三、許用應(yīng)力和安全系數(shù) 3 .安全 系數(shù)和許用應(yīng)力 通常把極限應(yīng)力除以大于 1的系數(shù) n，作為材料的許用應(yīng)力，用符號(hào) [σ]表示。 n稱為安全系數(shù)。即 : 實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)滿足工作應(yīng)力 任務(wù) 1 計(jì)算活塞桿的拉伸變形 模塊二 工程構(gòu)件的力學(xué)分析 四、拉（壓）桿的強(qiáng)度條件 最大工作應(yīng)力不應(yīng)超過(guò)許用應(yīng)力，即 : 根據(jù)強(qiáng)度條件，可以解決三類強(qiáng)度計(jì)算問(wèn)題，見(jiàn)表 223。 任務(wù) 1 計(jì)算活塞桿的拉伸變形 模塊二 工程構(gòu)件的力學(xué)分析 任務(wù)實(shí)施 (1)求活塞桿的內(nèi)力。 (2)求活塞桿的應(yīng)力。 (3)強(qiáng)度校核。 所以活塞桿強(qiáng)度足夠。 任務(wù) 1 計(jì)算活塞桿的拉伸變形 模塊二 工程構(gòu)件的力學(xué)分析 任務(wù)實(shí)施 若圖 221b中的 F1=200kN， 活塞桿的許用應(yīng)力 [σ]=120MPa，由表 223可知 ， 應(yīng)用公式 : 設(shè)活塞桿的直徑為 d，則有 所以活塞桿的直徑至少應(yīng)為 46mm。 任務(wù) 1 計(jì)算活塞桿的拉伸變形 模塊二 工程構(gòu)件的力學(xué)分析 一、應(yīng)力集中的概念 常見(jiàn)的油孔 、 溝槽等均有構(gòu)件尺寸突變 ， 突變處將產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象 ， 如圖 225所示 。 構(gòu)件尺寸變化越急劇 、 角越尖 、 孔越小 ， 應(yīng)力集中的程度越嚴(yán)重 。 應(yīng)力集中對(duì)塑性材料的影響不大 ， 而對(duì)脆性材料的影響嚴(yán)重 ， 應(yīng)特別注意 。 知識(shí)鏈接 任務(wù) 1 計(jì)算活塞桿的拉伸變形 式中的 σm 為平均應(yīng)力， Kt 稱為理論應(yīng)力集中因數(shù)，表示應(yīng)力集中的程度。 模塊二 工程構(gòu)件的力學(xué)分析 課題二 材料力學(xué) 任務(wù) 1 計(jì)算活塞桿的拉伸變形 任務(wù) 2 計(jì)算鉚釘?shù)募羟信c擠壓變形強(qiáng)度 任務(wù) 3 計(jì)算傳動(dòng)軸的扭轉(zhuǎn)變形強(qiáng)度 任務(wù) 4 計(jì)算梁的彎曲變形內(nèi)力 任務(wù) 5 計(jì)算梁的彎曲變形強(qiáng)度 模塊二 工程構(gòu)件的力學(xué)分析 1. 了解剪切的概念和實(shí)用計(jì)算； 2. 了解擠壓的概念和實(shí)用計(jì)算 ； 3. 能夠利用剪切和擠壓的強(qiáng)度條件校核構(gòu)件強(qiáng)度并選材 。 課題二 材料力學(xué) 任務(wù) 2 計(jì)算鉚釘?shù)募羟信c擠壓變形強(qiáng)度 模塊二 工程構(gòu)件的力學(xué)分析 工程上常用螺栓 、 鉚釘 、 鍵 、 銷等連接件連接構(gòu)件 (見(jiàn)圖 226)， 它們受力后發(fā)生了剪切和擠壓變形 。 如圖 226b所示直徑為 20mm的鉚釘連接兩個(gè)厚度為10mm的鋼板 ， 鋼板受力F=28kN， 鉚釘為鋼件 ， 那么鉚釘受的剪力和擠壓力是多少 ? 鉚釘?shù)闹睆綉?yīng)設(shè)計(jì)為多大才不致被破壞 ? 任務(wù) 2 計(jì)算鉚釘?shù)募羟信c擠壓變形強(qiáng)度 任務(wù)引入 模塊二 工程構(gòu)件的力學(xué)分析 為了保證連接件不發(fā)生剪切破壞和擠壓破壞，必須研究連接件的具體受力情況和變形情況以及強(qiáng)度條件，由強(qiáng)度條件來(lái)設(shè)計(jì)連接件的尺寸。所以，要學(xué)習(xí)剪切和擠壓的概念、有關(guān)計(jì)算等。 任務(wù)分析 任務(wù) 2 計(jì)算鉚釘?shù)募羟信c擠壓變形強(qiáng)度 模塊二 工程構(gòu)件的力學(xué)分析 一、剪切和擠壓的概念 如圖 227所示的剪板機(jī)剪切鋼板時(shí) ， 剪板機(jī)的上下兩個(gè)刀刃以大小相等 、 方向相反 、 作用線相距很近的兩力作用于鋼板上 ， 迫使鋼板在兩力間的截面處發(fā)生相對(duì)錯(cuò)動(dòng) ， 從而使鋼板不斷變形 ， 最后剪斷 (見(jiàn)圖 228)， 這種變形稱為剪切變形 。 相關(guān)知識(shí) 任務(wù) 2 計(jì)算鉚釘?shù)募羟信c擠壓變形強(qiáng)度 模塊二 工程構(gòu)件的力學(xué)分析 一、剪切和擠壓的概念 產(chǎn)生相對(duì)錯(cuò)動(dòng)的截面稱為剪切面 (見(jiàn)圖 229b)。 剪切面總是平行于外力作用線 。 若外力過(guò)大 ， 被剪切件將沿剪切面被剪斷 ， 發(fā)生剪切破壞 。 任務(wù) 2 計(jì)算鉚釘?shù)募羟信c擠壓變形強(qiáng)度 模塊二 工程構(gòu)件的力學(xué)分析 一、剪切和擠壓的概念 連接件發(fā)生剪切變形的同時(shí) ， 還與被連接件的接觸面相互壓緊 。 這種局部受壓現(xiàn)象稱為擠壓 。 在接觸處產(chǎn)生的變形稱為擠壓變形 。 接觸面稱為擠壓面 (見(jiàn)圖 229b)。 擠壓力過(guò)大時(shí) ，連接件或被連接件在接觸的局部范圍內(nèi)將產(chǎn)生塑性變形 ， 甚至被壓潰 ， 發(fā)生擠壓破壞 。 任務(wù) 2 計(jì)算鉚釘?shù)募羟信c擠壓變形強(qiáng)度 模塊二 工程構(gòu)件的力學(xué)分析 二、剪切和擠壓的相關(guān)計(jì)算 1 .剪切的相關(guān)計(jì)算 (1)剪切面上的內(nèi)力。 Q就是剪切面上的內(nèi)力，沿截面作用，稱為剪力。 (2)剪切面上的應(yīng)力 。 式中 A為剪切面面積 ， 單位