材料力学基本概念和公式 - 图文(2)

2019-08-17 14:12

5、材料常数间的关系:

G?E2(1??)6、圆轴扭转时横截面上的应力:

p???AT?IpI 其中: 是距轴线的径向距离。 ????2dA,p为极惯性矩,I7、圆轴扭转时横截面上切应力分布规律:横截面上任意一点切应力大小与该点到圆心的距离成正比(按线性规律分布),最大切应力发生在圆截面边缘上。

8、最大扭转切应力:最大切应力发生在圆截面边缘上。

IpT?max? 其中: 称为抗扭截面系数。 Wt?WtR

9、圆和空心圆截面的极惯性矩和抗扭截面系数:

第二节 圆轴扭转时强度条件 1、圆轴扭转的强度条件:

4?dIp?323?dWt?164?DIp?(1??4)323?DWt?(1??4)16Tmax?max??[?]Wt2、许用切应力:

[?]? n ?u称为极限切应力,塑性材料取剪切屈服极限,脆性材料取强度极限。 3、许用切应力与许用正应力间关系: 塑性材料:

脆性材料:

?u[?]?(0.5~0.6)[?][?]?[?]6

第三节 圆轴扭转变形与刚度条件 1、圆轴扭转变形:扭转角φ

??Tl

GIP其中: GIP称为圆轴的抗扭刚度。

2、单位长度扭转角φ′:

3、刚度条件:

?????TlGIP???T?180?[??]GIP?其中:[ ??]称为许用单位长度扭转角

以上所有公式适用范围:①因推导公式时用到了剪切胡克定律,故材料必须在比例极限范围内;②只能用于圆截面轴,因为别的形状刚性平面假设不成立。

第四章 弯曲内力

第一节 弯曲的概念

1、平面弯曲的概念:梁的横截面至少有一根对称轴,外载荷作用在纵向对称面内,杆件发生弯曲变形后,轴线仍然在纵向对称面内,是一条平面曲线,此为平面弯曲(对称弯曲)。

2、梁的三种基本形式:简支梁、外伸梁和悬臂梁。

第二节 弯曲内力

1、弯曲内力:杆件弯曲时有两个内力,剪力FS,弯矩M。 2、弯曲内力的正负规定:

剪力FS:左上右下为正;反之为负。

7

弯矩M:左顺右逆为正;使梁变成上凹下凸(可以装水)的为正弯矩。 3、指定截面上弯曲内力的求法:

剪力=截面左侧所有外力在y轴上投影代数之和,向上为正。 弯矩=截面左侧所有外力对该截面之矩的代数和,顺时针为正。 也可以取截面右侧,正负号相反。

第三节 剪力图和弯矩图特征

1、在集中力作用的地方,剪力图有突变,外力F向下,剪力图向下变,变化值=F值;弯矩图有折角。

2、在集中力偶作用的地方,剪力图无突变;弯矩图有突变,Me顺时针转,弯矩图向上变(朝增加方向),变化值=Me值。

3、在均布力作用的梁段上,剪力图为斜直线;弯矩图为二次抛物线,均布力向下作用,抛物线开口向下。抛物线的极值在剪力为零的截面上。

4、载荷集度、剪力和弯矩间的关系:

5、刚架的内力图规定:剪力图及轴力图可画在刚架轴线的任一侧(通常正值画在刚架的外侧),但须注明正、负号。弯矩图通常(机械类)正值画在刚架的外侧,负值画在刚架的内侧,不注明正负号。

8

dFS(x)?q(x)dxdM(x)?FS(x)dxd2M(x)?q(x)dx2

附录I 平面图形的几何性质

Sz??ydA1、静矩: 或 ASz?A?y

2、形心: 或 y??AydAASzy?ASz??Aiyi3、组合截面的静矩与形心:

y??AiyiA4、图形有对称轴时,形心在对称轴上。 Sz?0 ?z轴过形心。5、惯性矩:

344hb?D?d46、矩形: 圆: 空心圆: Iz?Iz?(1??)Iz?126464Iz??y2dAA

7、平行移轴定理: Iz?IzC?a2A8、组合截面的惯性矩:

Iz?? Izi9、形心主惯性轴和形心主惯性矩:使惯性积为零的坐标轴称为主惯性轴。图形对主惯性轴的惯性矩称为主惯性矩。主惯性轴过形心时,称其为形心主惯性轴。图形对形心主惯性轴的惯性矩,称为形心主惯性矩。如果图形有对称轴,则对称轴就是形心主惯性轴。

10、惯性半径: Iz

2?iz?Aiz称为图形对z轴的惯性半径。

第五章 弯曲应力

第一节 弯曲正应力

1、中性层和中性轴的概念:梁内既不伸长也不缩短的一层纤维,此层纤维称中性层。中性层与横截面的交线称为中性轴。中性轴通过截面形心。

2、横截面上弯曲正应力:横截面上弯曲正应力沿截面高度直线变化,与该点到中性轴的距离成正比,中性轴上为零。正应力公式:

9

??MyIz3、最大正应力:最大正应力发生在离中性轴最远的梁上缘(或下缘)。

MMymaxM???max??max 或 WzIzIz/ymax

IzWz?式中: 称为抗弯截面系数

ymax332hb?d?DWz?Wz?4、矩形: 圆: 空心圆: Wz?(1??4)632325、梁的弯曲正应力强度条件:

第二节 弯曲切应力 1、矩形截面梁弯曲切应力:

*FSSz?? Izb?max? [?]矩形截面梁弯曲切应力沿截面高度按抛物线分布,最大切应力在中性轴上,是平均值的1.5倍。

FS?max? 1.5A2、工字形截面梁的弯曲切应力:在腹板上切应力也是沿截面高度按抛物线分布,中性轴上最大,计算公式:

*FSSz?? Izb3、梁的弯曲切应力强度条件:

第三节 提高弯曲强度的措施 1、合理安排梁的受力情况。

2、合理选取截面形状。对于抗拉、压能力不同的材料(如铸铁、混凝土等脆性材料),宜采用中性轴偏于受拉一侧的截面形状,充分利用材料抗拉能力差、抗压能力好的特性。

3、等强度梁。

10

*FSmaxSzmax?max??[?]Izb


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