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1、3.1.4 安全因数、许用应力、强度条件,一 、安全因数与许用应力,塑性材料: 屈服极限作为塑性材料的极限应力。,脆性材料: 强度极限作为脆性材料的极限应力。,根据失效的准则，将屈服极限与强度极限通,称为极限应力( ),把极限应力除以一个大于1的因数，得到的应力值 称为许用应力( ),大于1的因数n称为安全因数。,工程中安全因数n的取值范围，由国家标准规定， 一般不能任意改变。,二 、 强度条件,为了保障构件安全工作，构件内最大工作应力必 须小于许用应力。,公式称为拉压杆的强度条件,利用强度条件，可以解决以下三类强度问题：,1、强度校核：在已知拉压杆的形状、尺寸和 许用应力及受力情况下，检验构
2、件能否满足上 述强度条件，以判别构件能否安全工作。,3、计算许用载荷：已知拉压杆的截面尺寸及所 用材料的许用应力，计算杆件所能承受的许可轴 力，再根据此轴力计算许用载荷，表达式为：,2、设计截面：已知拉压杆所受的载荷及所用材料 的许用应力，根据强度条件设计截面的形状和尺 寸，表达式为：,在计算中，若工作应力不超过许用应力的5%， 在工程中仍然是允许的。,例1 已知：一个三角架，AB杆由两 根80807等边角钢组成，横截面积为A1， 长度为2 m，AC杆由两根10号槽刚组成，横 截面积为A2，钢材为3号钢，容许应力,求：许可载荷？,解：（1）、对A节点受力分析：,（2）、计算许可轴力,查型钢表：
3、,由强度计算公式：,（3）、计算许可载荷：,例2 起重吊钩的上端借螺母固定，若吊钩,螺栓内径,材料许用应力,试校核螺栓部分的强度。,解：计算螺栓内径处的面积,吊钩螺栓部分强度条件满足。,例3 图示一托架，AC是圆钢杆，许用拉应力,，BC是方木杆，,试选定钢杆直径d？,解：（1）、轴力分析。,按模数,3.1.5 连接件的强度计算,连接构件用的螺栓、销钉、焊接、榫接等,这些连接件，不仅受剪切作用，而且同时 还伴随着挤压作用。,一 、剪切实用计算,称为剪切面。,在剪切面上与截面相切的内力，如图所示。,称为剪力( ),在剪切面上，假设切应力均匀分布， 得到名义切应力，即：,剪切极限应力，可通过材料的剪
4、切破坏试验确定。,即得出材料的许用应力,剪切强度条件表示为：,剪切计算主要有以下三种： 1、剪切强度校核； 2、截面设计； 3、计算许用荷载。,例4 正方形截面的混凝土柱，其横截面边 长为200mm，其基底为边长1m的正方形混凝土,板，柱承受轴向压力,设地基对混凝土板的支反力为均匀分布，混凝土,的许用切应力,试设计混凝土板的最小厚度,为多少时，才不至于使柱穿过混凝土板？,解： （1）、混凝土板的受剪面面积,（2）、剪力计算,（3）、混凝土板厚度设计,(4)、取混凝土板厚度,解：（1）、钢板受剪面面积,（2）、剪断钢板的冲剪力,例6 为使压力机在超过最大压力,作用时，重要机件不发生破坏，在压力机
5、冲头内 装有保险器（压塌块）。设极限切应力,，已知保险器（压塌块）中的尺寸,解：为了保障压力机安全运行，应使保险器达 到最大冲压力时即破坏。,利用保险器被剪 断，以保障主机 安全运行的安全 装置，在压力容 器、电力输送及 生活中的高压锅 等均可以见到。,二、 挤压实用计算,连接件与被连接件在互相传递力时，接触表面是 相互压紧的，接触表面上的总压紧力称为挤压力，,相应的应力称为挤压应力( )。,假定挤压应力在计算挤压面上均匀分布，表示为：,上式计算得到的名义挤压应力与接触中点处的 最大理论挤压应力值相近。,按名义挤压应力公式得到材料的极限挤压应力 。,从而确定了许用挤压应力 。,挤压强度条件为：
6、,对于塑性材料：,例7 图示木屋架结构端节点A的单榫齿连,已知：,计算挤压面面积：,(2)、求ed截面的切应力：,思 考 题,如何利用材料的 应力应变图，比 较材料的强度、刚 度和塑性，图中哪 种材料的强度高， 刚度大，塑性好?,2. 购买钢材时，应先查阅钢材的材质单，材 质单上有哪两项强度指标和哪两项塑性指标？ 试阐述其物理意义。,3.如何判断塑性材料和脆性材料？试比较塑 性材料和脆性材料的力学性能特点。,4.制造螺栓的棒材要先经过冷拔，其目的是 什么？钢材经过冷拔后有什么优点和缺点？,5.何谓许用应力？安全因数的确定和工程有 哪些密切关系？利用强度条件可以解决工程 中的什么问题？,习 题,1 两块钢板用四个铆钉连接，受力,，钢板的宽,。,试分别作钢板的轴力图，并求最大应力,2 用钢索起吊一钢管如图所示，已知钢管重,，试校核钢索的强度。,作用，杆AB由两根槽钢构成，杆AC由一根工字钢,，试为两杆选择型钢号码。,角钢铆接在立柱上，构成支托。若,和挤压应力。,6 图示正方形混凝土柱，浇注在混凝土基础 上，基础分两层，每层的厚度为。已知,，假定地基对混凝土板的反力均匀分,
