模板强度和刚度的区别

第12章 杆件的强度、刚度计算

材料力学习题 第12章

12-1 一桅杆起重机，起重杆AB的横截面积如图所示。钢丝绳的横截面面积为10mm2。起重杆与钢丝的许用力均为[?]?120MPa，试校核二者的强度。

习题2-1图 习题12-2图

12-2 重物F=130kN悬挂在由两根圆杆组成的吊架上。AC是钢杆，直径d1=30mm，许用应力[?]st=160MPa。BC是铝杆，直径d2= 40mm, 许用应力[?]al= 60MPa。已知ABC为正三角形，试校核吊架的强度。

12-3 图示结构中，钢索BC由一组直径d =2mm的钢丝组成。若钢丝的许用应力[?]=160MPa,横梁AC单位长度上受均匀分布载荷q =30kN/m作用，试求所需钢丝的根数n。若将AC改用由两根等边角钢形成的组合杆，角钢的许用应力为[?] =160MPa，试选定所需角钢的型号。

12-4 图示结构中AC为钢杆，横截面面积A1=2cm2；BC杆为铜杆，横截面面积A2=3cm2。[?]st = 160MPa，[?]cop = 100MPa，试求许用载荷[F]。

习题12-3图

第5 2卷第 1期V0 l|5 2 No .1

农业装备与车辆工程A G R I C U L T U R A L E Q U I P ME N T&V E H I C L E E N G I N E E R I N G

2 0 1 4年 1月J a n u a r y 2 0 1 4

d o i: 1 0 . 3 9 6 9/ j . i s s n . 1 6 7 3— 3 1 4 2 . 2 0 1 4 . 0 1 . 0 0 9

某轻型载货车白车身刚度和强度试验分析王进，谭继锦，许兆运，吴静( 2 3 0 0 0 9安徽省合肥市合肥工业大学机械与汽车工程学院)

[摘要]对某公司开发的新型混合承载式白车身，建立了白车身静刚度和强度测试系统。利用该系统对该货车白车身的扭转和弯曲工况进行了测试分析，得到了白车身扭转和弯曲工况下的变形情况以及各测点的应力分布状况。试验结果表明，该测量系统的约束和加载方案合理，测试结果重复性好。测试数据可以作为对标分析和改进设计的参考。

[关键词】白车身；静刚度；静强度；试验分析[中图分类号] U 4 6 3 . 8 2 [文献标志码] A [文章编号] 1 6 7 3— 3 1 4 2 ( 2 0 1 4

主、次梁模板设计

采用10mm厚竹胶板50×100mm木方配制成梁侧和梁底模板,梁底模板底楞下层、上层为50×100mm木方，间距200mm。加固梁侧采用双钢管对拉螺栓(φ14)，对拉螺栓设置数量按照以下原则执行：对拉螺栓纵向间距不大于450mm。对拉螺栓采用φ14PVC套管，以便周转。

搭设平台架子，立杆间距不大于900mm，立杆4m，2m对接，梁底加固用3m、2m钢管平台、梁底加固钢管对接处加设保险扣件。立梁用一排对拉螺栓间距600mm，次梁侧面钢管与平台水平管子支撑，板、梁木方子中到中间距200mm。 ⑵梁模板设计

本工程转换层梁最大截面1125mm×1400mm，取此梁进行验算，跨度7.20m。梁底模板采用δ=14厚多层板，模板下铺单层木龙骨50×100木方，间距200mm。梁底用钢管做水平管，梁底加固采用钢管、扣件病及保险扣件。梁侧模板为δ=14厚多层板，设立楞为50×100木方，间距200mm,中间加两道φ12对拉螺杆，固定Φ48×3.5双根钢管横向背楞两道,拉杆间距500mm，计算梁底模木方、支撑。 模板支设见前设计图

木方材质为红松，设计强度和弹性模量如下：

fc=10N/mm2； fv=1.4N/mm2；fm=13N/mm

材料力学习题 第12章

12-1 一桅杆起重机，起重杆AB的横截面积如图所示。钢丝绳的横截面面积为10mm2。起重杆与钢丝的许用力均为

[?]?120MPa，试校核二者的强度。

习题2-1图 习题12-2图

12-2 重物F=130kN悬挂在由两根圆杆组成的吊架上。AC是钢杆，直径d1=30mm，许用应力[?]st=160MPa。BC是铝杆，直径d2= 40mm, 许用应力[?]al= 60MPa。已知ABC为正三角形，试校核吊架的强度。

12-3 图示结构中，钢索BC由一组直径d =2mm的钢丝组成。若钢丝的许用应力[?]=160MPa,横梁AC单位长度上受均匀分布载荷q =30kN/m作用，试求所需钢丝的根数n。若将AC改用由两根等边角钢形成的组合杆，角钢的许用应力为[?] =160MPa，试选定所需角钢的型号。

12-4 图示结构中AC为钢杆，横截面面积A1=2cm2；BC杆为铜杆，横截面面积A2=3cm2。[?]st = 160MPa，[?]cop = 100MPa，试求许用载荷[F]。

习题12-3图

横梁的强度与刚度的计算

由于横梁是三个方向上尺寸相差不太多的箱体零件，用材料力学的强度分析方法不能全面地反应它的应力状况。目前，在进行初步设计计算时，还只能将横梁简化为简支梁进行粗略核算，而将许用应力取得很低。按简支梁计算出的横梁中间截面的应力值和该处实测应力值还比较接近，因此作为粗略核算，这种方法还是可行的。但无法精确计算应力集中区的应力，那里的最大应力要大很多。

有限单元法的以展提供了比较精确地计算横梁各部分应力的可能性，因此，目前在设计横梁时，普遍使用有限单元法计算。但作为分析强度的基础，下面将介绍支梁算法。

当上下横梁刚度不够时，会给立柱带来附加弯矩。上横梁刚度如太小，或两个方向上刚度不一样，在液压缸加载时，上横梁和工作缸法兰的接触面会形成局部接触，使工作缸过早损坏。一般对横梁的刚度要求为立柱间每米跨度上挠度不超过0.15mm。由于横梁均属于跨度比较小而高度相对比较大的梁，因此在计算挠度时，除了考虑弯矩引起的挠度外，还必须计算由于剪力引起的挠度。

一、 上横梁的强度与刚度的计算：

由于上横梁的刚度远大于立太平的刚度，因此可以将上横梁简化为简支梁，支点间距离为宽边立柱中心距。

（1）单缸液压机工作的公称力简化为作用于法兰半圆环重心上的两

横梁的强度与刚度的计算

由于横梁是三个方向上尺寸相差不太多的箱体零件，用材料力学的强度分析方法不能全面地反应它的应力状况。目前，在进行初步设计计算时，还只能将横梁简化为简支梁进行粗略核算，而将许用应力取得很低。按简支梁计算出的横梁中间截面的应力值和该处实测应力值还比较接近，因此作为粗略核算，这种方法还是可行的。但无法精确计算应力集中区的应力，那里的最大应力要大很多。

有限单元法的以展提供了比较精确地计算横梁各部分应力的可能性，因此，目前在设计横梁时，普遍使用有限单元法计算。但作为分析强度的基础，下面将介绍支梁算法。

当上下横梁刚度不够时，会给立柱带来附加弯矩。上横梁刚度如太小，或两个方向上刚度不一样，在液压缸加载时，上横梁和工作缸法兰的接触面会形成局部接触，使工作缸过早损坏。一般对横梁的刚度要求为立柱间每米跨度上挠度不超过0.15mm。由于横梁均属于跨度比较小而高度相对比较大的梁，因此在计算挠度时，除了考虑弯矩引起的挠度外，还必须计算由于剪力引起的挠度。

一、 上横梁的强度与刚度的计算：

由于上横梁的刚度远大于立太平的刚度，因此可以将上横梁简化为简支梁，支点间距离为宽边立柱中心距。

（1）单缸液压机工作的公称力简化为作用于法兰半圆环重心上的两

横梁的强度与刚度的计算

由于横梁是三个方向上尺寸相差不太多的箱体零件，用材料力学的强度分析方法不能全面地反应它的应力状况。目前，在进行初步设计计算时，还只能将横梁简化为简支梁进行粗略核算，而将许用应力取得很低。按简支梁计算出的横梁中间截面的应力值和该处实测应力值还比较接近，因此作为粗略核算，这种方法还是可行的。但无法精确计算应力集中区的应力，那里的最大应力要大很多。

有限单元法的以展提供了比较精确地计算横梁各部分应力的可能性，因此，目前在设计横梁时，普遍使用有限单元法计算。但作为分析强度的基础，下面将介绍支梁算法。

当上下横梁刚度不够时，会给立柱带来附加弯矩。上横梁刚度如太小，或两个方向上刚度不一样，在液压缸加载时，上横梁和工作缸法兰的接触面会形成局部接触，使工作缸过早损坏。一般对横梁的刚度要求为立柱间每米跨度上挠度不超过0.15mm。由于横梁均属于跨度比较小而高度相对比较大的梁，因此在计算挠度时，除了考虑弯矩引起的挠度外，还必须计算由于剪力引起的挠度。

一、 上横梁的强度与刚度的计算：

由于上横梁的刚度远大于立太平的刚度，因此可以将上横梁简化为简支梁，支点间距离为宽边立柱中心距。

（1）单缸液压机工作的公称力简化为作用于法兰半圆环重心上的两

金属材料在外力作用下抵抗永久变形和断裂的能力称为强度。按外力作用的性质不同，主要有屈服强度、抗拉强度、抗压强度、抗弯强度等，工程常用的是屈服强度和抗拉强度，这两个强度指标可通过拉伸试验测出

强度是指零件承受载荷后抵抗发生断裂或超过容许限度的残余变形的能力。也就是说，强度是衡量零件本身承载能力（即抵抗失效能力）的重要指标。强度是机械零部件首先应满足的基本要求。机械零件的强度一般可以分为静强度、疲劳强度（弯曲疲劳和接触疲劳等）、断裂强度、冲击强度、高温和低温强度、在腐蚀条件下的强度和蠕变、胶合强度等项目。强度的试验研究是综合性的研究，主要是通过其应力状态来研究零部件的受力状况以及预测破坏失效的条件和时机。

强度是指材料承受外力而不被破坏(不可恢复的变形也属被破坏)的能力.根据受力种类的不同分为以下几种:

(1)抗压强度--材料承受压力的能力. (2)抗拉强度--材料承受拉力的能力.

(3)抗弯强度--材料对致弯外力的承受能力. (4)抗剪强度--材料承受剪切力的能力.

材料局部抵抗硬物压入其表面的能力称为硬度。早在1822年，Friedrich mohs提出用10种矿物来衡量世界上最硬的和最软的物体，这是所谓的摩氏硬度计。按照他们的软硬

1

复 习

回 顾轴向拉的压外特力点： 力的外力作合线与用的轴杆线合。重

F向轴拉的压形变点：特杆的 变形要主是轴伸向缩伴，随向横 扩。缩F

2第节一概念及例实3

拉压的杆力模学型轴拉向，对应伸力称的拉为力。P

PP轴向缩，对压的力应为称力

压P4

内 ·力面法 ·轴截力轴及力图 力：物体内内某一部分部与另一分部间之互 相用作的力为内力。称内力计的算分是析件强度构、 度、刚定稳等性问题的基。础

内求的一般力方是法截法。

面5

P

A

P

截开 C:tu nti owot aprtsA P P代替：R epesrntPeA N 平衡 :Equiilbirm

uX 0

PN 0PN 6

轴力的念 概heT onceptc o fnromal orfc e轴 ：

与力截横垂面直，外在力作用产下生随之而并变 化的力内。轴 力负正的规： 定为拉正压为、负若；力轴的向方与截面外线方向 法致一，轴为正，反之力轴为负力。

轴7力Th图edi graa mo normfla focers轴力图是以截面位x为横置、以截面轴应轴力对为纵轴N 的坐系上标作出的关轴于的力图像

例。 题求试如6-图1(a)示所杆直定指面的轴截力值 并出画个整的轴力图。杆 知已F1:20KN =2

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复 习

回 顾轴向拉的压外特力点： 力的外力作合线与用的轴杆线合。重

F向轴拉的压形变点：特杆的 变形要主是轴伸向缩伴，随向横 扩。缩F

2第节一概念及例实3

拉压的杆力模学型轴拉向，对应伸力称的拉为力。P

PP轴向缩，对压的力应为称力

压P4

内 ·力面法 ·轴截力轴及力图 力：物体内内某一部分部与另一分部间之互 相用作的力为内力。称内力计的算分是析件强度构、 度、刚定稳等性问题的基。础

内求的一般力方是法截法。

面5

P

A

P

截开 C:tu nti owot aprtsA P P代替：R epesrntPeA N 平衡 :Equiilbirm

uX 0

PN 0PN 6

轴力的念 概heT onceptc o fnromal orfc e轴 ：

与力截横垂面直，外在力作用产下生随之而并变 化的力内。轴 力负正的规： 定为拉正压为、负若；力轴的向方与截面外线方向 法致一，轴为正，反之力轴为负力。

轴7力Th图edi graa mo normfla focers轴力图是以截面位x为横置、以截面轴应轴力对为纵轴N 的坐系上标作出的关轴于的力图像

例。 题求试如6-图1(a)示所杆直定指面的轴截力值 并出画个整的轴力图。杆 知已F1:20KN =2