机械基础教学课件作者杨明霞项目4.ppt

任务三　连接螺栓承载能力分析 四、弯曲变形 1.平面弯曲 （1）概念 工程中常遇到这样一类构件，它们所承受的外力是作用线垂直于轴线的平衡力系（包括力和力偶），在这些外力作用下，构件的轴线由直线变为曲线，则这种变形称为弯曲变形。 构件的纵向对称平面受到垂直于梁的轴线的力或力偶作用，使构件的轴线在此平面内弯曲为曲线，这样的弯曲称为平面弯曲。这是弯曲变形中最基本、最常见的情况。 上一页 下一页 返回 任务三　连接螺栓承载能力分析 （2）梁的类型 在工程中，梁的支撑条件和作用在梁上的载荷情况一般都比较复杂，为了便于分析、计算，同时又要保证计算结果足够精确，工程上根据梁的支座形式不同将其分为简支梁、外伸梁和悬臂梁三类。 2.梁的内力———剪力和弯矩 （1）剪力和弯矩的概念 剪力是指作用线位于所切截面的内力；弯矩是指矢量位于所切截面的内力偶矩。 上一页 下一页 返回 任务三　连接螺栓承载能力分析 （2）剪力和弯矩求解 为了计算梁的强度与刚度，必须用截面法求出梁的内力。如图4－55（ａ）所示，简支梁受集中力Ｆ1，Ｆ2，Ｆ3作用，求距Ａ端ｘ处的横截面1－1上的内力。 首先，利用静力平衡条件，求出Ａ、Ｂ的支座反力ＦＡ与ＦＢ，然后假想沿截面1－1把梁截开，取左段（或右段）部分为研究对象，如图4－55（ｂ）所示。 （3）剪力和弯矩的正负号规定 1）计算剪力时，截面左侧向上的外力或截面右侧向下的外力取正号，反之取负号，如图4－56所示； 上一页 下一页 返回 任务三　连接螺栓承载能力分析 2）计算弯矩时，截面左侧梁上的外力（或外力偶）对截面形心的力矩为顺时针转向或截面右侧梁上的外力（或外力偶）对截面形心的力矩为逆时针转向时取正号，反之取负号，如图4－57所示。 总结为：计算剪力时，外力左上右下为正；计算弯矩时，外力矩左顺右逆为正。 （4）剪力图和弯矩图 为了直观地反映梁上各横截面上的剪力和弯矩的大小及变化规律，用横坐标ｘ表示梁的横截面位置，纵坐标分别表示剪力ＦＱ和弯矩Ｍ的大小，画出图形，分别称为剪力图和弯矩图。 上一页 下一页 返回 任务三　连接螺栓承载能力分析 3.梁弯曲时的强度计算 通过前面分析梁的内力可知，一般情况下，梁的横截面上既有弯矩又有剪力，既有正应力又有切应力。若横截面上只有弯矩没有剪力，且全段内弯矩为一常数，则称这种弯曲为纯弯曲。 梁受纯弯曲时，其横截面上只有正应力，没有切应力。横截面上任意一点的正应力与该点到中性轴的距离成正比，距中性轴等高度的各点处正应力相等，而中性轴上各点处正应力为零。横截面上应力分布如图4－61所示。 上一页 返回 图 4 - 1 返回 图 4 - 2 返回 图 4 - 3 返回 图 4 - 4 返回 图 4 - 5 返回 图 4 - 6 返回 图 4 - 7 返回 图 4 - 24 返回 图 4 - 25 返回 图 4 - 26 返回 图 4 - 36 返回 图 4 - 37 返回 图 4 - 40 返回 图 4 - 42 返回 图 4 - 45 返回 图 4 - 46 返回 图 4 - 55 返回 图 4 - 56 返回 图 4 - 57 返回 图 4 - 61 返回 * 项目四　力学分析 任务一　活塞连杆组受力分析 任务二　转向盘受力分析 任务三　连接螺栓承载能力分析 返回 任务一　活塞连杆组受力分析 一、基本概念与公理 1.刚体的概念 刚体是指在力的作用下，大小和形状都不变的物体。在实际问题中，物体在力的作用下都会产生不同程度的变形。但当物体的变形很小或变形对研究的问题没有实质的影响时，则物体可抽象为刚体。因此，刚体是真实物体抽象化的模型。如在研究起重机横梁的平衡问题时，可将其视为刚体。 2.力和力系的概念 力是物体间的相互作用，是人们在长期的生活生产实践中形成的概念，例如，当人们推车、踢球、举重时，会感到肌肉紧张，从而感受到力的作用。 下一页 返回 任务一　活塞连杆组受力分析 这种作用会使物体的运动状态发生改变（指物体的速度大小或运动方向的改变）或者使物体产生变形（物体的形状或大小发生变化）。前者称为力的外效应或运动效应，后者称为力的内效应或变形效应。在静力学中只研究力的外效应。力对物体的作用效应取决于力的大小、方向和作用点，通常被称为力的三要素。例如，运动员在踢球时，球在外力作用下不断改变运动速度和方向，这是力的外效应；作用在弹簧上的拉力使弹簧伸长，这是力的内效应。 力的大小反映了物体相互机械作用的强度。实践表明，力对物体的作用效果取决于力的三个要素，即力的大小、方向和作用点。力的单位（国际单位制）为牛顿（Ｎ）或千牛顿（ｋＮ）。 上一页 下一页 返回 任务一　活塞连杆组受力分析 力的方向指的是物体在力的作用下开始运动的方向，沿该方向画出的直线称为力的作