用材料力学方法分析悬臂叠层梁的应力及试验

悬臂整梁弯曲凸起时,凸起的梁段上表面会受到拉应力、下表面会受到压应力,这已成为材料力学教材中的常识。但是,自由端被螺栓或销钉连接的悬臂叠层梁,在外载荷作用下弯曲凸起时会发生一个反常现象,即在弯矩大的凸起梁段上表面受到拉应力、下表面受到压应力,而在弯矩小的凸起梁段有可能是上表面受到压应力、下表面受到拉应力。计算分析表明,产生反常现象是悬臂叠层梁的上层叠梁轴向拉力,与悬臂叠层梁的下层叠梁轴向压力形成力偶矩造成的。所以,有关教材把销钉连接的悬臂叠层梁作为整梁来考查梁应力的试验是不成功的。     

关于夹芯梁四点弯曲试验的计算分析

在材料力学推导出的矩形截面梁剪应力公式基础上,利用夹芯梁轴向位移,弯曲挠度与剪切应变的几何关系,推导出了夹芯梁截面弯曲应力及弯曲挠度表达式,弹性理论及有关试验结果都证明了该方法的计算精确度较高。理论计算分析表明:外载荷作用下夹芯梁四点弯曲时,在外载荷作用处夹芯梁面板与芯材结合部位应采用强度理论进行校核;均布载荷作用下剪切变形对梁的弯曲正应力及挠度都有影响;集中力作用下剪切变形仅对梁弯曲挠度有影响,而对梁的弯曲正应力没有影响。该结论对材料力学关于夹芯梁四点弯曲试验内容的教学有一定启发和指导作用。     

利用剪应力公式研究楔形截面梁的弯曲正应力

由于弹性理论已经证明,梁挠度对x的一阶偏导数与梁轴向位移对y的一阶偏导数之和即为剪应变,因此利用材料力学推导出的剪应力公式研究楔形截面梁的弯曲正应力,推导出了楔形截面梁的弯曲正应力修正公式。研究结果表明:该弯曲正应力修正公式适用范围广,克服了弹性理论一题一解的局限性,在楔形角度不超过80°时,其计算结果与弹性理论计算结果吻合得比较好。     

梯形断面吊钩的应力分析与优化设计

在一般的机械设计手册或材料力学教科书上,对于常用典型断面的曲梁,都给出了计算中性轴对于形心轴的偏移量e的解析式。该式虽然精确,但计算量较大而且必须进行多位数的数字运算,才能保证结果的可靠性。因此,在工程实用中,使用精确公式求e并不一定可取。本文采用幂级数展开法,首先对任意断面的曲梁导出一个近似计算e值的通用公式;然后借助直梁的“等强度”设计原则着重讨论梯     

悬挂输送机吊装梁强度和刚度计算

为准确地计算悬挂输送机双层梁的强度和刚度,给出了双层梁力学模型和强度、刚度的计算方法及算例。该力学模型能全面反映上、下层吊装梁的材料、布置方式和载荷分布对吊装梁弯矩和挠度的影响。     

端焊式套管换热器的强度计算及稳定性校核

运用材料力学理论,给出了端焊式套管换热器的计算方法,包括考虑热应力时内管、外管的轴向应力计算。根据应力性质,确定了轴向应力的强度及稳定性控制条件,并通过有限元算例验证了理论公式的正确性。     

波纹腹板H型钢梁腹板的屈曲强度

依据能量原理分析计算了承受均布压力的全波纹腹板Ｈ型钢梁的腹板的屈曲强度，给出波纹腹板塑性失稳的临界力公式。     

简支双层叠合梁的变形计算

考虑小变形假设,利用梁挠度近似微分方程、积分方程理论和数值方法,研究简支双层光滑接触叠合梁的变形计算问题。通过上、下梁变形的协调条件,给出双层梁之间相互作用分布力系满足的第一类沃尔特拉积分方程及其精确解,直接利用上、下梁之间分布力满足的积分方程和梁挠度近似微分方程,推出上、下梁截面转角函数的解析表示式,对梁的变形和应力计算提出简明的求解方法。算例结果说明方法的可行性,其结论可为复合梁的强度设计和刚度校核提供理论参考。     

用叠加法求具有外伸端阶梯轴的变形

在机械设计中,经常需要精确计算具有外伸端阶梯轴的刚度等问题。本文介绍用叠加法计算这类轴任意横截面上的挠度与转角。 为了把问题顺利解出,又节省篇幅,这里先直接给出如图1所示的阶梯状悬臂梁在集中力P作用下自由端的挠度及转角公式: 自由端挠度 自由端转角 若该梁的自由端受集中力偶M作用时,自由端的挠度及转角公式: 这里的S0和(b)式相同。 如果梁上的载荷较为复杂,可根据文献[1]的方法,并用文献[2]的结果,也很容易导出自由端的挠度及转角。 图2为一简史阶梯轴的弹性曲线。文献【1」中指出:欲求中间任意一点(如尸点)的挠度及转角时,可…     

计算轴类零件强度与刚度的方法

<正> 一、引言工程结构中很多设计问题已采用有限单元法来计算。然而,并非所有问题都需用有限元法来解决,例如:对简单的轴类零件用材料力学公式计算比有限元法要简单、方便得多。但是,对受有空间载荷的变静面,多支承的静不定轴,仅用材料力学公式进行强度与刚度计算就很繁琐,有时也很困难。因     

用袖珍计算机计算变截面梁

引言 在主轴或传动轴设计中,经常涉及变截面梁的强度和刚度计算。在设计多支承轴时,会遇到解变截面超静定梁问题。虽然材料力学为这些问题在理论上提供了各种解法,实际计算过程相当复杂。笔者以梁的基本理论为基础,按数字式电子计算机的特点,选择适当的计算模型,用 BASIC语言设计 了一套适用于变截面梁弯矩变形计算和解超静定问题的计算机程序。在袖珍计算机SHARP PC-1500上,只要按照程序规定正确输入几行原始数据,几分钟内就可以得出计算结果,同时能自动绘制出梁的弯矩图和挠度曲线。 一、弯矩和 弯矩图 图1.说明用计算机计算弯矩和绘…     

螺纹牙型半角误差的中径当量

<正> 螺纹牙型半角误差的中径当量是每一个从事螺纹工件、工具、量具设计者、工艺员及计量检验人员所关心的问题,若加工螺纹工件的操作工人对此比较清楚,也有助于提高螺纹制件的质量(好用性)。但是半角误差中径当量如何计算,目前尚未见到一个较为细致的算法。范德梁老师的《螺距误差和牙型半角误差中径当量的计算》(载于《机械工业标准化》1981年增刊第7期)给出了如下公式:     

考虑温度效应的两端固支微机电开关梁静力分析

建立考虑温度效应的二维两端固支微机电开关梁静力变形分析模型,利用该模型分析温度变化引起的失稳问题,并利用该模型对两端固支微开关梁受电场力和温度作用下的受力变形进行分析。分析过程分为三个阶段：梁受电场力和温度变化作用,而在梁中点不受任何约束的变形阶段;除受电场力和温度变化作用外,梁中点变形受约束,因而梁中点受支反力作用的变形阶段;梁受电场力、温度变化以及支反力作用,并且在梁的中间一段具有指定挠度和转角的变形阶段。第二阶段中支反力的大小以及第三阶段中支反力的大小和位置都同驱动电压和温度变化有关。在实例中,给出部分计算结果,包括：温度变化对不同阶段梁受力变形的影响、对吸合电压的影响、对微开关电容的影响,以及不同温度变化下梁长对吸合电压的影响和不同温度变化下梁高对吸合电压的影响等,从中可以看出温度变化的作用及考虑温度效应的必要性。     

轮式起重机桁架式臂架的计算

本文提出了臂架在变方向轴力作用下临界力的计算公式,从而使能量法求纵横弯曲的挠度公式应用于桁架式臂架计算,使问题得以简化。文中还提出了用刚度条件保证臂架的总体稳定,满足刚度和强度条件后,无须再验算总体稳定。此法不但简便而且具有较高的精度。该方法的应力和挠度计算值与实测值比较吻合。     

基于静载试验的某跨铁公路桥梁受力性能研究

以某跨铁公路桥梁为对象,设计了静载试验加载方案。在试验过程中,采用静态应变采集系统、应变片测试结构应变;使用拉线式电子位移计测量结构的挠度值。试验结果分析表明,测点实测应变值均小于理论计算值,实测应变校验系数均1,该截面实际工作状态优于设计状态,静力强度满足要求。试验荷载卸除后,空心板梁主要测点残余应变较小,残余应变率均20%,表明结构处于弹性工作状态。跨中挠度主要测点实测挠度值均小于理论计算值,实测挠度校验系数均1,板梁刚度满足要求。该分析方法可供其他相关工程参考。     

计算轴类零件强度与刚度的方法

一、引言工程结构中很多设计问题已采用有限单元法来计算。然而,并非所有问题都需用有限元法来解决,例如:对简单的轴类零件用材料力学公式计算比有限元法要简单、方便得多。但是,对受有空间载荷的变静面,多支承的静不定轴,仅用材料力学公式进行强度与刚度计算就很繁琐,有时也很困难。因此本文提出将有限元与材料力学结合,并利用微型机的特点,编写出轴类零件分析计算     

大跨度梁弯曲变形和支撑点标高值的计算

通过对大跨度倾斜梁的受力支撑点标高和挠度数据的测量,同时对其弯曲变形的挠度公式进行理论推算,对比实测结果,提出大跨度倾斜梁受力点不在一规定斜面时的标高调整及加固方案.     

D型截面管应力强度因子分析方法

应力强度因子的确定是断裂力学在实际工程应用的首要任务。分别根据虚功原理和材料力学弯曲理论的裂纹面非自发扩展能量释放率,即J_2积分理论求解D型截面管的在拉伸和弯曲载荷作用下的裂纹应力强度因子表达式。给出的方法能得到封闭解,且计算简单。并将结果与有限元解进行分析比较,进一步指出了计算方法的有效性。     

铁道车辆车体挠度解析计算方法研究

采用等效刚度法,将车体这种具有复杂截面的变截面梁等效为等截面梁,计算其挠度,并根据车体结构特征,在门窗位置引入与门窗开孔高度相关的门窗系数,增强了等效梁对车体门窗位置刚度弱化的敏感性。分别以示例对简单车体和某型高速列车中间车车体进行有限元的挠度验证计算,两种车体的解析计算结果与有限元结果的误差均在工程允许的范围内,表明了该方法计算变截面列车车体挠度的准确性,能够为车体截面及车身刚度的优化设计提供计算依据。     

填料塔中支撑格栅的数值模拟

为了探究填料塔中支撑格栅的最合理设计方式与结构参数,以分块式格栅为研究对象,对格栅的载荷分布及其在载荷作用下强度、挠度和稳定性进行了理论分析,给出了影响因素和相应计算公式。采用ANSYS Workbench有限元分析软件,对某项目填料塔的实际分块式格栅进行了数值模拟,模拟值与理论值吻合良好,相互验证了理论公式及有限元模型的正确性。在建立合适模型基础上,以格栅质量最轻为目标函数,格栅的强度与挠度为约束条件,对格栅结构参数进行优化,优化结果表明:行格栅(主格栅梁)的厚度和高度对支撑格栅的强度和挠度具有决定作用,列格栅(定位格栅)对行格栅主要起稳定作用。采用数值模拟及优化方法对填料塔支撑格栅的合理设计具有重要工程意义。