杆件计算的基本公式

杆件计算的基本公式

     

     

等截面直杆中心拉伸和压缩

纵向力作用下的正应力

横向应变ε1-με

剪切

横向力作用下的切应力

  (假定横截面上切应力 τ 均匀分布)

切应变

  (纯剪切的虎克定律)

等直圆轴与圆管的扭转

扭矩作用下的切应力

最大扭转角

单位(º)/m(此式中MtGIt中所包含的长度单位应用“cm)

直杆横向平面弯曲

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)

直杆斜弯曲

弯矩作用平面与截面主轴线x-xy-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

直杆拉伸(或压缩)与弯曲

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-)

圆直杆的弯曲与扭转

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)

曲杆弯曲

(用于时仍

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mn  法向力NPsinθ

弯矩MPR0sinθ曲杆内外边缘的正应力

(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k1k2由下表查出

截面

1

1.5

2

3

4

5

6

k1

0.

73

0.82

0.86

0.91

0.93

0.95

0.96

k2

1.6

1.36

1.26

1.17

1.12

1.09

1.08

k1

0.75

0.82

0.86

0.92

0.96

0.97

0.98

k2

1.53

1.29

1.21

1.12

1.09

1.06

1.05

 

 

 

 

 

 

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

σIVσ1——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mn与作用载荷的夹角

r——中性轴曲率半径