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第二章 轴向拉伸与压缩VIP专享VIP免费

第二章  轴向拉伸与压缩_第1页
第二章  轴向拉伸与压缩_第2页
第二章  轴向拉伸与压缩_第3页
一、图17-6(a)为一变截面拉压杆件,其受力情况如图示,试确定其危险截面。解运用截面法求各段内力,作轴力图[图17-6(b)]:段:段:段:段:根据内力计算应力,则得:段:段:段:最大应力所在的截面称为危险截面。由计算可知,段和段为危险截面。二、图17-8中的螺栓内径=10.1mm,拧紧后在计算长度=800mm上产生的总伸长=0.03mm。钢的弹性模量=200GPa。试计算螺栓内的应力和螺栓的预紧力。解拧紧后螺栓的应变为:根据胡克定律,可得螺栓内的拉应力为:(MPa)螺栓的预紧力为:=6(kN)以上问题求解时,也可以先由胡克定律的另一表达式(17-2)即求出预紧力,然后再由预紧力计算应力σ。三、图17-9(a)为一等截面钢杆,横截面面积=500mm2,弹性模量=200GPa。所6Ad(a)N2P图17-6(b)2P2P6PD=2dBDCE2P2P4Px+-图17-8M12dABCD(b)60KN30KN20KN(a)30kN80kN60kN50kN图17-9++-1m2m1.5m受轴向外力如图示,当应力未超过200MPa时,其变形将在弹性范围内。试求钢杆的总伸长。解应用截面法求得各段横截面上的轴力如下:段=60(kN)段=60-80=-20(kN)段=30(kN)由此可得轴力图[图17-9(b)]由式(17-1)可得各段横截面上的正应力为:段(MPa)段(MPa)段(MPa)由于各段内的正应力都小于200MPa,即未超过弹性限度,所以均可应用胡克定律来计算其变形。全杆总长的改变为各段长度改变之和。由式(17-2)即得:四、某冷镦机的曲柄滑块机构如图17-21(a)所示。连杆接近水平位置时,镦压力=3.78MN(lMN=106N)。连杆横截面为矩形,高与宽之比(图17-21(b)所示),材料为45号钢,许用应力=90MPa,试设计截面尺寸和。解由于镦压时连杆AB近于水平,连杆所受压力近似等于镦压力,轴力=3.78MN。根据强度条件可得:7工件锤头b图17-21PP(a)(b)BnhAA≥(mm2)以上运算中将力的单位换算为,应力的单位为MPa或N/mm2,故得到的面积单位就是(mm2)注意到连杆截面为矩形,且,故(mm2)=173.2(mm),=1.4=242(mm)所求得的尺寸应圆整为整数,取=175mm,h=245mm。五、某张紧器(图17-22)工作时可能出现的最大张力=30kN(lkN=103N),套筒和拉杆的材料均为钢,=160MPa,试校核其强度。解此张紧器的套筒与拉杆均受拉伸,轴力=30kN。由于截面面积有变化。必须找出最小截面。对拉杆,20螺纹内径=19.29mm,=292mm2,对套筒,内径=30mm,外径=40mm,故=550mm2。最大拉应力为:故强度足够。8M20左PM20右图17-22Pd2D2六、某悬臂起重机如图17-23(a)所示。撑杆为空心钢管,外径105mm,内径95mm。钢索1和2互相平行,且钢索1可作为相当于直径=25mm的圆杆计算。材料的许用应力同为=60MPa,试确定起重机的许可吊重。解作滑轮的受力图[图17-23(b)],假设撑杆受压,其轴力为;钢索1受拉,其拉力为。选取坐标轴和如图所示。列出平衡方程如下:若不计摩擦力,则钢索2的拉力与吊重相等,以代入第一式,并解以上方程组,求得和为:(a)(b)所求得的和皆为正号,表示假设杆受压,钢索1受拉是正确的。现在确定许可吊重。根据强度条件,撑杆的最大轴力为:≤kN代入(a)式得相应的吊重为:(kN)9PAB图17-23(a)30˚45˚2115˚(b)xT1T2P15˚45˚30˚AyN同理,钢索1允许的最大拉力是:≤kN代入(b)式得相应的吊重为:(kN)比较以上结果,可知起重机的许可吊重应为17kN。七、图17-26(a)所示平行杆系1、2、3悬吊着横梁,在横梁上作用着载荷。如杆1、2、3的截面积、长度、弹性模量均相同,即分别为。试求三杆的轴力。解设在载荷作用下,横梁移到位置[图17-26(b)],则杆1、2、3的伸长量分别为。取梁C为分离体,在横梁上除作用着载荷外,还作用着拉力以及[图17-26(c)]。(1)平衡方程:(h)(i)(j)由(h)式可知4杆不受力,其作用仅为限制梁的水平移动。(i)、(j)两式中包含着三个未知力,故为超静定问题。(2)变形几何方程:由变形关系图17-26(b)可明显看出(k)(3)物理方程:(l)将(l)式代入(k)式,然后与(i)、(j)式联立求解,可得:10321AA΄∆l3CC΄BB΄图17-26BCAGxN3N2N1Gaa321BCAl∆l2∆l1(a)(b)(c)4经计算2、3杆的轴力为正,说明正如变形关系图中所设的那样,2、3杆发生伸长。而为负,说明杆1变形与所设相反,实际发生压缩。思考题17-1什...

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