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【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ac、bd等和垂直于轴线的横线ab、cd,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ab、cd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ef、gh等发生平行移动到,仍保持与轴线平行。
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。
于是有
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=σb或σ0=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
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。
-1-0 模块概要
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-1-2 工程力学的概述
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-作业02:构件的受力分析
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-3-2 平面任意力系
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-6-2 拉压杆件横截面上内力分析
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-6-3 拉压杆件的强度分析
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-6-4 拉压杆件的刚度分析
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-作业07:金属材料的力学性能分析
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-8-2 弯曲变形横截面内力分析
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-8-3 弯曲变形横截面上应力分析
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-8-4 弯曲变形强度准则与应用
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-作业08:弯曲变形分析
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-10-1 圆轴扭转横截面上内力分析
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-10-2 圆轴扭转强度准则与应用
--教案
-10-3 圆轴扭转刚度准则
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-作业10:圆轴扭转变形
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