1、汽车机械基础-,第一篇 汽车常用构件力学分析,承载能力分析,汽车机械基础-,第三章,第三章,# 承载能力分析的任务# 承载能力分析研究的对象# 杆件变形的基本形式# 外力和内力,第一节 承载能力分析的基本知识,教学内容,第三章,第一节 承载能力分析的基本知识,本章教学目标：,1）认识构件在外力作用下的受力、变形和破坏规律。 2）掌握各种基本变形条件下杆件的内力计算方法、应力计算方法。 3）能对杆件进行强度、刚度等承载能力计算与分析，从而解决构件的强度或刚度等校核、截面设计、承载能力确定等工作。,基本知识,材料的力学性能 -指变形固体在力的作用下所表现的力学性能。 构件的承载能力： 强度-构件抵
2、抗破坏的能力 刚度-构件抵抗变形的能力 稳定性-构件保持原有平衡状态的能力,一、承载能力分析的任务,第三章,引子,工程实例:受拉(压)结构及其失效分析,曲柄连杆机构,连杆,P,第三章,塞活杆,气缸,简易压力机横梁、连杆受力可能破坏,横梁,轴销,连杆,上平台,工件,下平台,构件受力实例2,第三章,变速器传动轴受力变形、工作失稳,齿轮,传动轴,构件受力实例3,第三章,构件承载能力的要求,构件应具备足够的强度，以保证在规定的使用条件下不致发生破坏。构件应具备足够的刚度，以保证在规定的使用条件下不产生过量的变形。构件应具备足够的稳定性，以保证在规定的使用条件下不产生失稳现象。,第三章,承载能力分析的任
3、务,由上述三项构件安全工作的基本要求可以看出：如何合理的选用材料（既安全又经济）、如何恰当的确定构件的截面形状和尺寸，便成为构件设计中十分重要的问题。承载能力分析的主要任务是：研究构件在外力作用下的受力、变形和破坏规律，为合理设计构件提供有关强度、刚度和稳定性分析的基本理论和方法。,第三章,承载能力分析的任务,第三章,1.研究对象变形固体,均匀连续性假设:,各向同性假设:,弹性小变形条件:,基本假设:,二、变形固体及其基本假设,第三章,变形固体的基本假设,连续性假设假设在固体所占有的空间内毫无空隙的充满了物质. 均匀性假设假设材料的力学性能在各处都是相同的。 各向同性假设 假设变形固体各个方向
4、的力学性能都相同 因此变形体是“连续、均匀的各向同性体”。,第三章,二、变形固体及其基本假设,2. 变形 构件在载荷作用下，其形状和尺寸发生变化的现象； 变形固体的变形通常可分为两种： 弹性变形载荷解除后变形随之消失的变形 塑性变形载荷解除后变形不能消失的变形 材料力学研究的主要是弹性变形，并且只限于弹性小变形，即变形量远远小于其自身尺寸的变形,在构件承载能力的问题中，考察物体的平衡时，仍沿用“刚体”的力学模型。,第三章,1、承载能力分析研究的对象的几何特点,杆件横向尺寸远小于纵向尺寸的构件,三、杆件变形的基本形式,在研究问题时，往往将杆件的外形因素忽略，对其抽象、简化为计算简图: 用简单的线
5、条、符号表示工程构件和机构等。,第三章,2、杆件变形的基本形式,轴向拉伸与压缩剪切与挤压扭转弯曲,两种或两种以上的基本变形组合而成的，称为组合变形。,第三章,第三章,1.内力和内力图,外力:构件所受其他物体对它的 作用力.包括主动力和约束反力。,外力作用引起的杆件内部相互作用力的改变量。,内力：,注意:内力随外力的大小而变化,与构件承载能力密切相关.,四、内力、截面法与应力,第三章,F,F,m,m,F,FN,F,FN,内力计算-截面法,步骤 将杆件在欲求内力的截面处假想的切开； 取其中任一部分并在截面上画出相应内力； 由平衡条件确定内力大小。,例：左图 左半部分： Fx=0 FN=F 右半部分
6、： Fx=0 FN,= F,FN,第三章,内力图：表示内力随截面位置变化的曲线。,以上求内力的方法称为截面法，截面法是求内力最基本的方法。步骤：截、弃、代、平注意：截面不能选在外力作用点处的截面上。,用平行于杆轴线的x坐标表示横截面位置，用垂直于x的坐标FN表示横截面内力的大小，按选定的比例，把内力表示在x-FN坐标系中，描出的,F,F,m,m,x,FN,作图方法：,第三章,2.应力,应力的概念：内力在截面上的集度称为应力单位:帕斯卡，简称帕，记作Pa，1Pa 1Nm2 。1kPa103Pa，常用:兆帕 1MPa106Pa千兆 1GPa109Pa,第三章,工程构件，大多数情形下，内力并非均匀分布，集度的定义不仅准确而且重要，因为“破坏”或“失效”往往从内力集度最大处开始。,平均应力：,全应力（总应力）：,应力的表示：,第三章,全应力分解为：,垂直于截面的应力称为“正应力”,位于截面内的应力称为“剪应力”,第三章,课后小结,重点概念：强度.刚度.稳定性.变形.内力.应力,基本方法:截面法求内力.,预祝大家学习顺利！轻松愉快！,
