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教案

【横截面上应力分析】

取一等截面直杆,在其上画一些平行于轴线的纵线acbd等和垂直于轴线的横线abcd,如图3-16(a)所示,然后加轴向力P使试件拉伸,图3-16(b)所示为试件变形后的情况,观察现象可知:横向线abcd沿轴线向外移动了一段距离,仍保持为直线,且仍垂直于轴线;纵向线efgh等发生平行移动到,仍保持与轴线平行。

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根据上述实验现象作如下假设:变形前为平面的横截面,变形后仍为平面,且仍垂直于轴线,但沿轴线方向发生了平行移动,此假设称为平面假设

据此假设可知:在两横截面的间原为等长的纵向纤维在变形后仍保持长度相等,这说明各纵向纤维的伸长量相同。由此可以推知,各纵向纤维的受力情况相同,即轴力在横截面上是均匀分布的,如图3-17(a)所示。

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于是有

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式(3-8)即为轴向拉压杆横截面上任一点处应力的计算公式。

正应力的正负号规定如下:拉应力为正,其指向与截面外法线方向一致;压应力为负,其指向与截面外法线方向相反

  【强度准则】

通过分析发现,拉压杆横截面上的应力就是正应力,没有剪应力,并且正应力在横截面上呈均布状态;通过对任意斜截面上正应力的分析发现,拉压杆横截面上正应力实际上就是拉压杆内部所能产生的最大应力值;拉压杆是典型的单向拉伸(压缩)应力状态杆件,结合第五章相关知识可以知道,其失效判据应为σ0=σbσ0=σs

综上所述,为了确保拉压杆能安全工作,其最大正应力(即杆内所产生的最大应力)必须不超过材料的许用应力,即

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式(3-10)称为拉压杆的强度准则(亦称为拉压杆强度条件)。

至此,我们已经得出了拉压杆强度计算公式,即可依此公式,按照前述强度设计的步骤完成相应的强度设计问题。


下一节:教学视频:拉压杆件强度分析

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工程力学(面向船舶工程类专业)课程列表:

模块1 引论

-1-0 模块概要

--学习目标

--知识结构及模块导学

-1-2 工程力学的概述

--教案

--教学视频:引论

-学习讨论00:引论部分

模块2 静力学基础

-2-0 模块概要

--学习目标

--知识结构及模块导学

-2-1 静力学基础知识

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--教学视频:静力学基础知识

-2-2 力的投影与分解

--教案

--教学视频:力的投影与分解

-2-3 力矩

--教案

--教学视频:力矩

-2-4 力偶

--教案

--教学视频:力偶

-2-5 力的滑移与平移分析

--教案

--教学视频:力的滑移与平移

-学习讨论01:静力学基础

-作业01:静力学基础知识

-2-6 工程常见约束分析

--教案

--教学视频:工程常见约束

-2-7 构件受力分析

--教案

--教学视频:构件受力分析

-2-8【实例分析】- 柴油机活塞连杆系统的受力分析

--柴油机活塞连杆系统的受力分析

-学习讨论02:构件受力分析

-作业02:构件的受力分析

模块3 平面力系分析

-3-0 模块概要

--学习目标

--知识结构及模块导学

-3-1 平面汇交力系与平面力偶系

--教案

--教学视频:平面汇交力系与力偶系

-3-2 平面任意力系

--教案

--教学视频:平面任意力系的合成与平衡

--【能力拓展】柴油机活塞连杆平衡计算

-学习讨论03:平面力系

-作业03:平面力系知识

模块4 空间力系分析

-4-0 模块概要

--学习目标

--知识结构及模块导学

-4-1 空间力系分析

--教案

--教学视频:空间力系

-4-2 重心与形心分析

--教案

--教学视频:重心与形心

--【能力拓展】船舶稳定性简析

-学习讨论04:空间力系

-作业04:空间力系

模块5 构件承载能力分析基础

-5-0 模块概要

--学习目标

--知识结构及模块导学

-5-1 材料变形与构件基本变形

--教案

--教学视频:构件承载能力分析基础

-学习讨论05:构件承载能力分析

-作业05:构件承载能力分析基础

模块6 杆件的拉伸与压缩

-6-0 模块概要

--学习目标

--知识结构及模块概要

-6-1 杆件拉伸与压缩变形特点

--教案

--教学视频:杆件拉压变形特点

-6-2 拉压杆件横截面上内力分析

--教案

--教学视频:拉压杆内力分析

-6-3 拉压杆件的强度分析

--教案

--教学视频:拉压杆件强度分析

-6-4 拉压杆件的刚度分析

--教案

--拉压杆件刚度分析

-学习讨论06:杆件的拉伸与压缩

-作业06:杆件拉伸与压缩变形

模块7 金属材料的力学性能分析

-7-0 模块概要

--学习目标

--知识结构及模块导学

-7-1 轴向载荷作用下材料的力学性能

--教案

--教学视频:轴向载荷作用下材料的力学性能

-学习讨论07:金属材料的力学性能分析

-作业07:金属材料的力学性能分析

模块8 弯曲变形分析

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--知识结构及模块导学

-8-1 弯曲变形特点

--教案

--学习视频:弯曲变形概述

-8-2 弯曲变形横截面内力分析

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--教学视频:剪图与弯矩图快捷画法

-8-3 弯曲变形横截面上应力分析

--教案

--教学视频:弯曲变形横截面上应力分析

-8-4 弯曲变形强度准则与应用

--教案

--教学视频:梁的正应力强度计算

-学习讨论08:弯曲变形分析

-作业08:弯曲变形分析

模块9 轴向压缩杆件的稳定性分析

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-9-1 压杆稳定性基本概念

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-9-2 压杆稳定性设计

--教案

--教学视频:压杆稳定性设计

-学习讨论09:轴向压缩杆件的稳定性分析

-作业09:轴向压缩杆件的稳定性

模块10 圆轴扭转变形分析

-10-0 模块概要

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--知识结构及模块导学

-10-1 圆轴扭转横截面上内力分析

--教案

--教学视频:圆轴扭转内力分析

-10-2 圆轴扭转强度准则与应用

--教案

--教学视频:圆轴扭转强度分析

-10-3 圆轴扭转刚度准则

--教案

--教学视频:圆轴扭转刚度分析

-学习讨论10:圆轴扭转变形分析

-作业10:圆轴扭转变形

模块11 连接件强度分析

-11-0 模块概要

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-11-1 剪切与挤压实用计算

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--教学视频:连接件强度分析

-学习讨论11:连接件强度分析

-作业11:连接件强度

结业考试

-结业考试

教案笔记与讨论

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