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第四章杆件的横截面应力(课件).ppt

发布:2018-09-07约1.69千字共27页下载文档
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第四章 杆件的横截面应力 一、静矩和形心 微面积dA乘以坐标z称为dA对y轴的静矩: 同样,dA对z轴的静矩为: 平面图形A对两坐标轴的静矩为: 例1: 求抛物线 z =hy2/b2下方面积的形心。 解: 例2: 求图示面积的形心。 解: 二、惯性矩 , 惯性积和惯性半径 微面积元 dA 乘以 yz 称 dA 对 yOz 轴系的惯性积: 平面图形A对坐标轴系的惯性积为 惯性积反映平面图形对坐标轴系 的对称性 例5:求圆对形心轴的惯性矩。 解: 三、 平行移轴公式 研究平面图形对两组相平行的轴系的惯性矩、惯性积之间的关系。首先根据坐标平移公式 例:求图形对形心轴和y、z轴的惯性矩。 解: 四、 转轴公式 研究将坐标系逆时针旋转α角时,平面图形A的惯性矩 和惯性积在新、老轴系之间的变化规律。 坐标旋转公式: 转轴公式的推导 主惯性矩: 是平面图形A对过O点惯性主轴的惯性矩;也是平面图形 A对过O点各轴惯性矩的极大、极小值。 过形心的惯性主轴称为形心惯性主轴(形心主惯性轴)。 过图形上的任何一个点,都可以找到一对相互垂直的惯性主 轴。 二. 应变 * 4-1 平面图形的几何性质 杆件承载能力除与其材料性能 , 加载方式和尺寸 有关外 , 还与杆件截面的几何形状有关 . y z O z dA A y 静矩是可加的, 即 利用计算均质板形心的公式, 可知计算几何图形形心的公式: C点是平面图形A的形心的充分必要条件: 平面图形A对过C点任意方向轴的静矩为零。 SzC=0;SyC=0。 根据静矩定义和静矩的可加性,为了简化复杂图形的形心计算,可以将复杂图形A分为Ai ,i=1,2,…,n,则 zC y z O A C yC A1 A2 这种方法称为组合法 . y z b O h y z 860 O 50 1400 16 16 16 微面积元dA乘以坐标z的平方称dA对y轴的惯性矩 同样, dA对z轴的惯性矩为 dA对O点的极惯性矩为 平面图形A对两坐标轴的惯性矩 和对O点的极惯性矩分别为: 惯性半径定义为: y z O z dA A y y z O z dA A y ▲ 以上讨论都与转动惯量的计算方法相似。 例4-3 求矩形对边轴和形心轴的惯性矩。 解: y zC b O yC b/2 z C h/2 d y z O r y z O z1 A y1 b a O1 dA y z O zC A yC C 取O1点为平面图形的形心, 且SyC=SzC=0,可得 对于惯性积,用同样结果可以得到 针对形心轴系的平行移轴公式 以上公式与计算转动惯量所用的平行轴定理非常相似。 y z 5a O a 5a a yC zC C 2a y z O z1 A y1 y z z1 y1 平面图形A对旋转后的y1轴的惯性矩: 平面图形A对旋转后的z1轴的惯性矩: 平面图形A对新轴系的惯性积: 经整理后 由前面的推导,可以得到 平面图形A对过O点任意方向轴的惯性矩之最大、最小值 极值条件: 惯性主方向: 惯性主轴: 平面图形A对过O点沿惯性主方向的轴称惯性主轴。 对称轴是惯性主轴,和主轴垂直的轴也是惯性主轴。 4-2 应力与应变的概念 一. 应力 即:单位截面积上作用着的内力 平均应力 一点应力 应力的量纲:[FL-2], 单位:MPa=106N/m2。 4-3 轴力与弯矩所引起的应力 *
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