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12-1 强度计算与刚度计算1）构件的失效模式若载荷过大，超出了构件的承载能力，构件将失去某些功能而不能正常工作，称为构件失效。
工程中，构件的失效模式主要有：•强度失效——构件的材料断裂或屈服。
•刚度失效——构件的弹性变形过大，超出规定范围。
•疲劳失效——构件在交变应力作用下的强度失效。
•稳定失效——构件丧失了原有的平衡形态。
本章只研究杆件强度失效与刚度失效的计算问题。
12-1 强度计算与刚度计算首先根据内力分析方法，对受力杆件进行内力分析（画出内力图），确定可能最先发生强度失效的横截面（危险截面）。
[]()4 , 3 , 2 , 1 之一=≤i ri σσ根据强度条件，即上面不等式，强度计算可解决三类问题：•校核强度•设计截面•计算许可载荷1）构件的失效模式2）杆件的强度计算其次根据杆件横截面上应力分析方法，确定危险截面上可能最先发生强度失效的点（危险点），并确定出危险点的应力状态。
最后根据材料性能（脆性或塑性）和应力状态，判断危险点的强度失效形式（断裂或屈服），选择相应的强度理论，建立强度条件：12-1 强度计算与刚度计算3）杆件的刚度计算除了要求满足强度条件之外，对其刚度也要有一定要求。
即要求工作时杆件的变形或某一截面的位移（最大位移或指定截面处的位移）不能超过规定的数值，即∆为计算得到的变形或位移；[∆]为许用（即人为规定的）变形或位移。
对轴向拉压杆，∆是指轴向变形或位移u ；对受扭的杆件，∆是指两指定截面的相对扭转角φ或单位长度扭转角ϕ；对于梁，∆是指挠度v 或转角θ。
根据刚度条件，即上面不等式，刚度计算可解决三类问题：•校核刚度•设计截面•计算许可载荷][ΔΔ≤刚度条件1）构件的失效模式2）杆件的强度计算12-2 轴向拉压杆件的强度计算轴向拉压杆横截面上正应力是均匀分布的，各点均处于单向应力状态。
因此，无论选用哪个强度理论，强度条件表达式均演化为][m axσσ≤例1螺旋压力机的立柱如图所示。
1-1 强度刚度稳定性
1-1 强度刚度稳定性
构件（element）——工程结构物的零件、部件等统称
轴侧俯视
1-1 强度刚度稳定性
构件（element）
构件工作时因承受一定的外力（包括载荷和约束力）而发生几何形状与大小的改变——变形。
外力超过某一限度，构件将丧失承载能力而不能正常工作。
1-1 强度刚度稳定性
构件丧失承载能力的形式：
1）构件损坏
如车床中的主轴、齿轮、传动轴等损坏
轴侧俯视
1-1 强度刚度稳定性
构件丧失承载能力的形式：1）构件损坏
2）构件变形过大
轴侧俯视
1-1 强度刚度稳定性
构件丧失承载能力的形式：
1）构件损坏
2）构件变形过大
3）构件不能保持原有的平衡形态
1-1 强度刚度
稳定性
轴侧俯视
工程中有许多受压的杆件，如磨床工作原理动画中的活塞杆，磨削工作时就是一根受压的杆件。
1-1 强度刚度稳定性
1-1 强度刚度稳定性
构件丧失承载能力的形式：
1）构件损坏
2）构件变形过大
3）构件不能保持原有的平衡形态
保证构件工作时不丧失承载能力，要求其应具有一定的•强度（Strength）——构件抵抗破坏的能力
•刚度（Stiffness）——构件抵抗变形的能力
•稳定性（Stability）——构件保持原有平衡形态的能力
1-2 变形固体及其基本假设
•刚体
•变形固体（deformable body ）
a) 块体（body）
b) 平板（plate）
c) 壳体（shell）
d) 杆件（bar）—直杆
e) 曲杆
•基本假设（basic assumptions）
1) 连续性假设（continuity assumption）
2) 均匀性假设（assumption of homogeneity）
3) 各向同性体（body with isotropy）
各向异性体（body with anisotropy）
1-3 外力及其分类
•静载荷（static load ）与动载荷（dynamic load ）•体积力（体力）与表面力（面力）面力
体力
•分布力与集中力
0lim
V Q
F V
∆→∆=∆⎪⎩⎪⎨⎧z
y x F F F 3m N 0lim
A R
S A
∆→∆=∆⎪⎩⎪⎨⎧z
y x S S S 2m
N
1-4 变形（deformation）与位移（displacement）
1-4 变形（deformation ）与位移（displacement）•弹性变形（elastic deformation）
•大变形与小变形
•位移
线位移角位移
b b
a a' '、
⎪
⎩
⎪
⎨
⎧
w
v
u
•塑性变形（plastic deformation）。
