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杆件计算的基本公式 |
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载 荷 情 况 |
计 算 公 式 |
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等截面直杆中心拉伸和压缩
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纵向力作用下的正应力:
横向应变:ε1=-με |
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剪切
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横向力作用下的切应力:
切应变:
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等直圆轴与圆管的扭转
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扭矩作用下的切应力:
最大扭转角:
或 |
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直杆横向平面弯曲
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通常情况下,对于一般细长的梁,仅根据梁的最大弯矩按正应力强度条件选择应有的截面就可以。只有下列情况时才须校核梁的切应力: 1.高度较大的铆接或焊接的组合梁,其梁的腹板上的切应力要校核 2.跨度短载荷大,或很大载荷均作用于支座附近 3.材料抗剪强度比弯曲强度小得多(如木材) |
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直杆斜弯曲
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弯矩作用平面与截面主轴线x-x,y-y不重合时,弯矩的合应力:
上式是指工程中常用截面,即有棱角的对称截面,这类截面上最大拉应力与最大压应力相等,恒发生在距中性轴最远的棱角上。拉应力取“+”,压应力取“-”。最大应力所在点无切应力,所以按正应力进行强度计算对钢制梁其拉伸与压缩的许用应力相等,所以强度条件:
简化为 |
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直杆拉伸(或压缩)与弯曲
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拉力(或压力)与弯矩联合作用下的正应力:
(拉应力取+,压应力取-) |
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圆直杆的弯曲与扭转
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弯矩与扭矩联合作用时,最大应力分别为(危险点在上下边缘)
合成正应力(相当应力):
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曲杆弯曲
(用于 按直杆弯曲计算;与切力Q对应的 切应力一般很小,可略去不计) |
曲杆任意截面m—n上 法向力:N=Psinθ 弯矩:M=PR0sinθ;曲杆内外边缘的正应力:
(如P力方向与图相反,式中前后二项的正负号应相反,括号中符号不变) 中性轴曲率半径r可按表不同形状截面中性层和形心层的曲率半径值中公式计算 对于圆截面和矩形截面,亦可按下式大略计算
式中系数k1,k2由下表查出
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符
号
意
义 |
P——纵向力 E——材料拉压弹性模量 A——横截面面积 σtp——材料抗拉许用应力 σcp——材料抗压许用应力 σp——材料许用应力 μ——泊松比 l——杆件原长(或杆件长度) Q——剪力 τp——材料许用切应力 φp——许用扭转角,单位为(º)/m
Mt——扭矩 Wt——抗扭截面模数
It——抗扭惯性矩,等于圆面积对于形心的极惯性矩Ip,即
α——圆管内外圆直径之比 Q′——横截面上的切力 b——横截面上,在所求切应力处的宽度 Sx——横截面上切力τ所在的横线至边缘部分的面积对中心轴的静矩 Mb——弯矩 y——截面中任意一点至中性轴x-x的距离 ymax——截面边缘至中性轴的距离 Ix——截面对x-x轴的抗弯惯性矩 I——对于中性轴的惯性矩 Wx——截面对x-x轴的抗弯截面模数 Wy——截面对y-y轴的抗弯截面模数 W——抗弯截面模数 q——一段杆件上的均布载荷 S0——中性轴以上或以下的这部分横截面面积对于中性轴的静矩 b0——截面沿中性轴的宽度 α——载荷平面与截面主轴x-x间的夹角 M——作用在杆件上的力矩 Mmax——杆件上受的最大弯矩 σIV,σ1——根据第四强度理论和第一强度理论的合成正应力 h1——截面外边至中性轴距离 h2——截面内边至中性轴距离 R0——截面形心轴曲率半径 R1——截面外边缘曲率半径 R2——截面内边缘曲率半径 θ——截面m—n与作用载荷的夹角 r——中性轴曲率半径 |
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