拉压杆件强度和连接件的设计.ppt

**为保证完成其正常功能,所设计的结构或构件必须具有适当的强度和刚度。强度—结构或构件抵抗破坏的能力承担预定的载荷而不发生破坏,则强度足够。所有的构件(包括不允许破坏的机械、结构;或者需要破坏的结构,如剪板、冲孔、安全堵等)都有必要的强度要求。第六章拉压杆件的强度与连接件设计结构和构件既要满足强度要求,也要满足刚度要求。工程中一般以强度控制设计,然后校核刚度。刚度—结构或构件抵抗变形的能力变形应限制在保证正常工作所允许的范围内。*结构/构件强度的控制参量是应力工作应力:构件在可能受到的最大工作载荷作用下的应力。(由力学分析计算得到)极限应力:ys、b材料可以承受的强度指标。延性材料:ys;脆性材料:b(通过材料力学性能的实验得到)ys延性材料b脆性材料强度判据:(作用抗力)结构或构件的工作应力材料的极限应力*依据强度判据,将工作应力限制在极限应力内,还不足以保证结构或构件的安全。因为还有误差:1)力学分析的可能误差包括载荷估计;分析、简化和计算误差;尺寸制造误差等。2)材料强度指标的误差包括实验误差,材料的固有分散性误差等。3)不可预知的其它误差偶然超载,制造损伤,工作与实验条件不同等。因此,实际许用应力[]为:[]ys/n或[]b/n安全系数n>1,故极限应力大于许用应力。将极限应力与许用应力之差作为安全储备。*安全系数n的确定显然,安全系数越大越安全;但是,n大,[]小,承载F降低或重量W增加,经济效益下降。在安全性、经济性和轻量化的要求中寻求优化。n的选取,取决于对问题的认识程度,已往的经验。误差大、工作条件恶劣、破坏后果严重,n应越大。设计中,强度条件可一般地写为:[]注意:杆中任一处均应满足强度条件。对于轴向拉压杆,强度条件为:=FN/A[]FN是轴力,A为横截面面积。*强度设计的一般方法:1)构件处处都要满足强度条件。危险截面?2)系统中所有构件都要满足强度条件。最薄弱构件?3)认识水平越高、分析能力越强,安全储备可越少。4)强度不足时,可重新选材、加大尺寸或降低载荷。初步设计设计目标平衡方程变形几何条件应力应变关系内力应力强度条件满意?结束YESNO修改设计强度计算材料试验极限应力选取安全系数许用应力返回主目录*依据强度条件,进行强度设计,包括3种情况=FN/A[]1)强度校核对初步设计的构件,校核是否满足强度条件。若强度不足,需要修改设计。AFN/[]2)截面设计选定材料,已知构件所承受的载荷时,设计满足强度要求的构件的截面面积和尺寸。FNA[]3)确定许用载荷已知构件的几何尺寸,许用应力,计算结构或构件所能允许承受的最大载荷。*若各段材料相同,[]同,危险截面只有AB、CD段。工作应力大、许用应力[]小的截面。处处满足强度条件危险截面满足强度条件。危险截面:对于拉、压许用应力,不同的材料,应分别考虑,即:AB<[]拉;BC<[]压CD与BC材料同,FN小;面积ACD也小;CD可大。故各段均可能为危险截面,都需要校核。BC段:与AB段同截面积,FNBC<FNAB,BC<AB;但[]铜<[]钢如:杆AB段为钢制,BC和CD为铜制。轴力如图。ACBD9kN15kN10kN4kN9kN6kN4kNFN图-+++向AB段:轴力最大,AB大;*,截面积A1=6cm2,[]钢=120MPa;杆2为木杆,A2=100cm2,[]木压=15MPa。试确定结构许用载荷Fmax3)保证结构安全,杆1、2均需满足强度要求,有:Fmaxmin{F钢,F木}=96kN解:1)研究C点,列平衡方程求各杆内力Fy=F2cos-F=0Fx=F2sin-F1=0得F2=5F/4(压力);F1=3F/4(拉力)3m4m杆1杆2CFa2)由强度条件确定许用载荷:对于钢杆1,有F1A1[]钢,即3F/4120×106×6×10-4F钢96×103N对于木杆2,有F2A2[]木压,即5F/415×106×100×10-4F木120×103NCF1F2F*,螺距为1mm,ES=210GPa;铝撑套外径为30mm,内径20mm,EL=70GPa,长150mm。[]钢=200MPa,[]铝=80MPa。装配时螺母拧至尺寸后,再拧紧1/4圈。校核螺栓、撑套的强度。解:1)平衡分析若螺栓为刚性拧紧后撑套缩短,如图。2)变形几何协调条件有:S+L=---(2)=1×1/4=