第十章 组合变形终
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工程力学第10章组合变形学习目标(1)了解组合变形的概念及其强度问题的分析方法;(2)掌握斜弯曲、拉伸(压缩)与弯曲和偏心压缩的应力及强度计算。
10.1 组合变形的概念例如,烟囱的变形,除自重W引起的轴向压缩外,还有水平风力引起的弯曲变形,同时产生两种基本变形,如图10-1(a)所示。
又如图10-1(b)所示,设有吊车的厂房柱子,作用在柱子牛腿上的荷载F,它们合力的作用线偏离柱子轴线,平移到轴线后同时附加力偶。
此时,柱子既产生压缩变形又产生弯曲变形。
再如图10-1(c)所示的曲拐轴,在力F作用下,AB 段同时产生弯曲变形和扭转变形。
10.1 组合变形的概念图10-110.1 组合变形的概念上述这些构件的变形,都是两种或两种以上的基本变形的组合,称为组合变形。
研究组合变形问题依据的是叠加原理,进行强度计算的步骤如下:(1)将所作用的荷载分解或简化为几个只引起一种基本变形的荷载分量。
(2)分别计算各个荷载分量所引起的应力。
(3)根据叠加原理,将所求得的应力相应叠加,即得到原来荷载共同作用下构件所产生的应力。
(4)判断危险点的位置,建立强度条件。
10.2例如图10-2(a)所示的横截面为矩形的悬臂梁,外力F作用在梁的对称平面内,此类弯曲称为平面弯曲。
斜弯曲与平面弯曲不同,如图10-2(b)所示同样的矩形截面梁,外力F的作用线通过横截面的形心而不与截面的对称轴重合,此梁弯曲后的挠曲线不再位于梁的纵向对称面内,这类弯曲称为斜弯曲。
斜弯曲是两个平面弯曲的组合,本节将讨论斜弯曲时的正应力及其强度计算。
10.2图10-210.210.2.1 正应力计算斜弯曲时,梁的横截面上同时存在正应力和切应力,但因切应力值很小,一般不予考虑。
下面结合图10-3(a)所示的矩形截面梁说明斜弯曲时正应力的计算方法。
图10-310.2.1 正应力计算10.2.1.1 外力的分解由图10-3(a)可知:10.2.1.2 内力的计算如图10-3(b)所示,距右端为a 的横截面上由F y 、F z 引起的弯曲矩分别是:10.2 10.2.1 正应力计算10.2.1.3 应力的计算由M z 和M y (即F y 和F z )在该截面引起K 点的正应力分别为:F y 和F z 共同作用下K 点的正应力为:10.210-110.210.2.1 正应力计算10.2.1.3 应力的计算通过以上分析过程,我们可以将组合变形问题计算的思路归纳为“先分后合”,具体如下:10.210.2.2 正应力强度条件同平面弯曲一样,斜弯曲梁的正应力强度条件仍为:10-2即危险截面上危险点的最大正应力不能超过材料的许用应力[σ]。
材料力学10组合变形组合变形是指当结构受到外力作用时,由于各个零件的不同材料及尺寸性质的差异,导致各个零件产生不同的变形现象,从而使整个结构发生整体的变形。
组合变形是结构力学的重要内容,对于工程结构的设计、安全性评估和结构稳定性分析都至关重要。
本文将介绍组合变形的概念、分析方法和影响因素。
组合变形的概念:组合变形是指由于结构中不同零件的尺寸和材料性质的不一致,而导致结构在受力时产生的整体变形。
组合变形分为两类:一是刚体体变形,即结构在受力作用下整体平移、旋转或缩放;二是构件本身变形,即结构中各零件由于尺寸和材料的不一致而产生的内部变形。
组合变形的分析方法:组合变形的分析方法主要有两种:力法和位移法。
力法是指根据梁的变形方程和杨氏模量的定义,通过计算各零件在各个截面上的张力或弯矩,从而得到整体的变形情况。
位移法是指根据构件的位移和应变关系,通过求解位移方程组,从而得到整体的变形情况。
力法和位移法都是基于弹性理论,适用于较小变形和线性弹性材料的情况。
组合变形的影响因素:组合变形的大小与结构的几何形状、零件尺寸和材料性质有关。
影响组合变形的因素主要有以下几个方面:1.结构的几何形状:结构的几何形状对组合变形有重要影响。
例如,在长梁的弯曲变形中,梁的长度和曲率半径都会影响变形的大小。
2.零件的尺寸:零件的尺寸对组合变形有重要影响。
例如,在梁的弯曲变形中,梁的截面积和转动惯量会影响变形的大小。
3.零件的材料性质:零件的材料性质对组合变形有重要影响。
例如,在梁的弯曲变形中,梁的弹性模量和截面剪切模量会影响变形的大小。
4.外力的作用方式:外力的作用方式对组合变形有重要影响。
例如,在梁的弯曲变形中,集中力和均布力对变形的影响是不同的。
除了以上几个因素外,结构的边界条件和连接方式也会影响组合变形的大小。
此外,在实际工程中,结构中可能存在的缝隙、温度变化、材料老化等因素也会对组合变形产生影响。
对于设计工程结构来说,合理控制组合变形是非常重要的。