化工设备机械基础概论.pptVIP

第二章拉伸与压缩 一、材料力学的基本概念 二、拉伸与压缩 三、材料的机械性质 2.1材料力学的基本概念 2.1.1任务与研究对象 保证整个机器设备在外力作用下安全可靠 地工作，每个构件都满足三个基本要求： 具有足够的强度 具有一定的刚度 具有足够的稳定性 2.1.2内力与截面法 外力——载荷和约束反力都是整个构件以外物体 对构件的作用力。 内力——构件本身的某一部分与相邻部分之间互 相作用的力。 内力是由于外力作用引起的。外力愈大，构件的 变形也愈厉害，从而构件所产生的内力也愈大。 内力计算：用截面将假想地切开，使内力转化为 外力，然后运用静力平衡条件求出截面上内力的 方法——截面法 根据力平衡： ?Fx=0 N-F=0, N=F 同理， N`=F N, N`大小相等，方向相反，位于同一轴线上，称 之为mn截面上的轴力。 拉伸时的轴力符号为正， 压缩时的轴力符号为负。 例2-1 F1=2.62KN F2=1.3KN F3=1.32KN，试求截面1-1，2-2的轴力，并作活塞杆的轴力图。 ?Fx=0, F1-N2-F2=0 N2=F1-F2=2.62-1.3=1.32KN N=F3= 1.32KN 2.1.3构件及杆件变形的基本形式 根据几何形状的特征，构件大致分为三类： （1）杆件——如连杆，轴，梁，螺栓等。 （2）板——塔设备中的塔板，人孔盖，换热器的管板等。 （3）壳——如油罐的筒体，圆锥形的顶盖，球形贮罐等。 杆件变形的基本形式： A 轴向拉伸及压缩； B 弯曲； C 剪切； D 扭转。 2.2 拉伸和压缩 2.2.1直杆受轴向拉伸或压缩时横截面上的应力 应力（?）——横截面上各点承受内力的数值。 ?=N/A (正应力方向与横截面垂直) 2.2.2直杆受轴向拉伸或压缩时斜截面上的应力 q?=N/A? A?=A/cos? q?=N/(A ?cos?) =?0?cos? ??=q? ?cos?=?0 ?cos2? =?0?(1+cos2?)/2 ??=q??sin?=?0?cos??sin?=?0?sin2? /2 cos2?=(1+cos2?)/2 sin? cos? =sin2? /2 ??——正应力（以拉为正，压应力为负） ??——剪应力（绕物体内任一点有顺时针 转动趋势为正，反之为负）。 讨论：（1）在?=0°的截面上， ??=?max=?0 ??=0 （2）在?=45°的截面上， ??=?max=1/2??0 2.2.3直杆受轴向拉伸或压缩时的强度条件 危险应力（?0）—杆件受轴向拉伸或压缩 的作用下，当外力达到某一数值时，杆件 开始破坏；也即杆件横截面上的应力达到 某一数值时，杆件就开始破坏。这一应力 称为危险应力。 杆件横截面上的正应力—最大工作应 力不应超过危险应力；即： ?max?0 许用应力[?]：选取危险应力的若干分之一作为构件工作时允许应力的最大值，这种最大的允许应力称为许用应力。 ?max=N/A ? [?] 解决问题: （1）强度校核——判断是否安全可 靠 （2）截面设计——A ? N/[?] （3）确定许用载荷——N ? [?]A 例2-2：立式容器重20kN，用四根?88.5?4mm 的钢管作为容器的支脚。总高200mm。已知钢管 的许用应力[?]=108MPa。试校核钢管的强度。 ?解：假设四只支脚平均受力 N=20/4=5KN 压应力：?y= N/A =5/[0.785?(86.52-80.52)] =6.35MPa ? 108MPa = [?] 所以支脚强度方面是安全的。 （A—考虑支脚腐蚀余量后的净截面积。） 例2-3：管架有横梁AB，拉杆AC组成。横梁AB承受管道的重量分别为G1=8kN， G2= G3= 5kN，横梁AB的长度l=6m，B端由支座支承，A端由直径为d的两根拉杆（圆钢）吊挂着。圆钢的许用应力[?]=100MPa,试确定圆钢截面尺寸。 ?MB=0 -TA×6+5×5+5×3＋8×