汽车机械基础第2版 教学课件 作者 卢晓春 主编03[1].2轴向拉压.ppt

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1、构件承载能力分析汽车机械基础--第三章第二节轴向拉伸与压缩轴向拉伸与压缩的概念拉(压)杆的轴力和轴力图拉(压)杆横截面的应力和变形计算材料拉伸和压缩时的力学性能拉(压)杆的强度计算本章主要内容拉压第三章引子工程实例:受拉(压)结构及其失效分析曲柄连杆机构连杆ωP第三章一.轴向拉伸与压缩的概念及特点FFFF受力特点：外力(或外力的合力)沿杆件的轴线作用，且作用线与轴线重合。变形特点：杆沿轴线方向伸长(或缩短)，沿横向缩短(或伸长)。发生轴向拉伸与压缩的杆件一般简称为拉(压)杆。定义:拉压第三章二、截面法·轴力内力的计算是分析构件强度、刚度、稳定性等问题的基础。求

2、内力的一般方法是截面法。1.截面法的基本步骤：①截开：假想地用截面将杆件一分为二。②代替：任取一部分，其弃去部分对留下部分的作用，用作用在截开面上相应的内力（力或力偶）代替。③平衡：对留下的部分建立平衡方程，根据其上的已知外力来计算杆在截开面上的未知内力（此时截开面上的内力对所留部分而言是外力）。第三章拉压2.轴力——轴向拉压杆的内力，用N表示。例如：截面法求N。APP简图APPPAN截开：代替：平衡：第三章①反映出轴力与截面位置变化关系，较直观；②确定出最大轴力的数值及其所在横截面的位置，即确定危险截面位置，为强度计算提供依据。拉压4.轴力图——N(x)的图

3、象表示。3.轴力的正负规定:N与外法线同向,为正轴力(拉力)N与外法线反向,为负轴力(压力)N>0NNN<0NNx意义第三章轴力图轴力图的画法：用平行于杆件轴线的坐标表示杆件截面位置，用垂直于杆件轴线的另一坐标表示轴力数值大小，正轴力画在坐标轴正向，反之画在负向。NP+作法x简图APP拉压第三章拉压[例1]图示杆的A、B、C、D点分别作用着大小为5P、8P、4P、P的力，方向如图，试画出杆的轴力图。解：求OA段内力N1：设置截面如图ABCDPAPBPCPDOABCDPAPBPCPDN1第三章拉压同理，求得AB、BC、CD段内力分别为：N2=–3PN3=5PN

4、4=P轴力图如右图BCDPBPCPDN2CDPCPDN3DPDN4Nx2P3P5PP++–ABCDPAPBPCPDO第三章拉压轴力(图)的简便求法：自左向右:轴力图的特点：突变值=集中载荷遇到向左的P，轴力N增量为正；遇到向右的P，轴力N增量为负。5kN8kN3kN+–3kN5kN8kN例:轴力图xN第三章例2：已知F1=20KN，F2=8KN，F3=10KN，试用截面法求图示杆件指定截面1－1、2－2、3－3的轴力,并画出轴力图。F2F1F3ABCD112332解:1)外力FR，F1，F2，F3将杆件分为AB、BC和CD段，取每段左边为研究对象.求得各段

5、轴力为：FR第三章F2FN1F2F1FN2F2F1F3FN2FN3FN1=F2=8KNFN2=F2-F1=-12KNFN3=F2+F3-F1=-2KN3)轴力图如图:xFNCDBAF2F1F3ABCD112332FR2)截面法求得各段轴力为：第三章拉压复习:三.截面上的应力及强度条件1.问题提出：PPPP1.内力大小不能衡量构件强度的大小。2.强度：①内力在截面分布集度应力；②材料承受荷载的能力。应力的定义：由外力引起的内力集度。第三章2、拉压杆横截面上的应力FPFP拉伸实验变形前变形后abcdFPFPa´b´c´d´拉压第三章拉伸实验现象杆件拉伸变形后，表

6、面的各横向线分别向外平移了一定距离，但仍保持为直线，且仍垂直于轴线。变形前是平面的横截面，变形后仍为平面，变形时横截面只是沿轴线产生相对平移。平面截面假设拉伸实验拉压第三章拉(压)杆横截面上的应力根据杆件变形的平面假设和材料均匀连续性假设可推断：轴力在横截面上的分布是均匀的，且方向垂直于横截面。所以，横截面的正应力σ计算公式为：σ=MPaFN表示横截面轴力（N）A表示横截面面积（mm2）FFmmnnFFN拉压第三章一中段开槽的直杆如图，受轴向力F作用；已知：F=20kN，h=25mm，h0=10mm，b=20mm；试求杆内的最大正应力解：1、求轴力FN;FN=

7、-F=-20kN=-20x103N2、求横截面面积：A1=bh=20x25=500mm2A2=b(h-h0)=20x(25-10)=300mm23、求应力1-1，2-2截面轴力相同，最大应力在面积小的2-2截面上σ=FNA=-20X103300=-66.7MPa（为压应力）第三章例2-4）汽车上铆接件接头，已知Ｆ=7ＫＮ，=1.5ｍｍ，b1=4ｍｍ,b2=5ｍｍ,b3=6ｍｍ,计算板内最大拉应力。FF112233FF/3F/3F/3b1b2b3解：取其中一个铆接件为研究对象，由受力图可知：以各铆钉孔中心为分界点，各段的内力有所不同，分别取截面1-1、2-2、3

8、-3，各段内力为：FN1=F/3、FN