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扭转不规则

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扭转不规则

抗规和高规针对建筑结构的规则性都有明确说明,甚至部分条款列入强制性条文,例如:

抗规3.4.1 “建筑设计应符合抗震概念设计的要求,不应采用严重不规则的设计方案”

抗规5.1.1-3 “质量和刚度分布明显不对称的结构,应计入双向地震下的扭转作用;其他情况,应允许采用调整地震作用效应的方法计入扭转影响;”

高规 3.3.1 “质量与刚度明显不对称、不均匀的结构,应计算双向水平地震作用下的扭转影响;其他情况,应计算单向水平地震作用的扭转影响;”

可见正确区分结构方案的不规则程度十分重要。

首先需要注意的是,规范对不规则程度的描述采用以下词汇(参抗规3.4.1条文说明P202):

“规则与不规则的区分,本规范在第3.4.2条规定了一些定量的界限,……,但是,有经验的有抗震知识素养的建筑设计人员,应该对所设计的建筑的抗震性能有所估计,要区分不规则、特别不规则和严重不规则等不规则程度,避免采用抗震性能差的严重不规则的设计方案”

不规则——超过表3.4.2-1、2中一项及以上的不规则指标

特别不规则——多项均超过表3.4.2-1、2中一项及以上的不规则指标,或某一项超过规定指标较多,具有较明显的抗震薄弱部位,将会引起不良后果者;

严重不规则——体型复杂,多项不规则指标超过第3.4.2条上限值,或者某一项大大超过规定值,具有严重的抗震薄弱环节,将会导致地震破坏的严重后果者。

结构平面不规则判别准则中,凸凹不规则、楼板不连续等都较直观,较易宏观把握。扭转不规则,是结构平面不规则中最重要控制指标,它主要有两项结构扭转特性指标——扭转变形指标和扭转刚度指标,需做专门的分析和计算。(参徐培福复杂高层建筑结构设计P192)

1. 位移比即采用刚性楼板假定下,端部最大位移(层间位移)与两端位移(层间位移)平均值的比值,简称位移比;对有错层、边角区楼板抽空的结构取水平位移计算,其他情况取水平层间位移计算。

表一结构平面不规则判别准则

2.周期比即第一扭转周期与第一平动周期之比,简称周期比;此处扭转振型指的是在该振型中扭转成分超过50%的振型,否则为平动振型。当周期比超过1时,扭转振型上升为第一振型,地震作用中的尚未确定扭转分量将受到激励,扭转震动可能成为地面地震运动的主要响应,结构一旦损坏极易形成脆性扭转破坏,更是不允许的。规范对周期比的要求详见表一。

考虑到扭转不规则发散特性,徐培福给出了扭转不规则结构必须予以强制控制的两个重要指标:

周期比<0.95以及位移比≦1.8

纵上所述,可以做出以下结论:

1. 需要计入双向地震的情况,抗规和高规均明示为质量和刚度明显不对称的结构。就位移比指标而言,超过1.2就算扭转不规则,应该计及扭转影响,且位移比不宜超过1.5,徐培福在该书中也是这么认为的,这点和某些专家的看法有些差异。

2. 当计入双向地震影响考虑扭转效应时,不必同时考虑偶然偏心情况下的单向地震的组合。同时考虑的做法在概念上是不明确的,当考虑偶然偏心下的单向地震计算出的位移比确认属于不规则结构时,应直接按照双向地震来计算扭转影响。

最新第七章 剪切和扭转讲课讲稿

第七章 剪切和扭转 § 7-1 剪切的概念 在工程实际中,有许多起连接作用的部件,如图17-所示各种常见连接中的螺栓、铆 钉、销轴、键,这些起连接作用的部件,称为连接件,它们都是剪切变形的工程实例。 图7—2(a )所示的铆钉连接中,钢板受力后,通过钢板与铆钉的接触面,将力传递到铆钉上,使铆钉受力如图(b )所示。此时,铆钉受到一对垂直于杆轴线、大小相等、方向相反、作用线相距很近而不重合的平行外力的作用。 随着力的逐渐增大,铆钉的上、下两部分将会分别沿着外力的方向移动,从而发生沿着两作用力之间的截面相对错动的变形,这种变形即为剪切变形。当外力足够大时,铆钉可能会沿着mm 截面被剪断,如图7—2(c )所示。 在剪切变形中,发生相对错动的面,称为剪切面。剪切面平行于作用力的方向,介于使连接件产生剪切变形的二力之间。 § 7-2 连接接头的强度计算 工程上通常采用实用计算方法来分析连接件的强度计算 一、剪切的实用计算 二、挤压实用计算 连接件在受剪切的同时,往往伴随着挤压,如图7—4所示。作用于挤压面上的力,称为挤压力,用C F 表示。挤压面积用C A 表示。挤压力在挤压面上的分布集度称为挤压应力,用C σ表示。挤压应力的实际分布很复杂。在实用计算中,假定挤压应力在挤压面上是均匀分布的。 【例7—1】 如图7—5所示铆接钢板的厚度10=δmm ,铆钉直径17=d mm ,铆钉的许用剪 应力 []τ=140MPa ,许用挤压应力[]320 =C σMPa ,=P 24kN ,试作强度校核。 解:(1)剪切强度校核 24 = ==d P A Q πτ[]MPa 8.105=<=τ(2)挤压强度校核 [MPa d P A F C C C 2.141<===δσ满足挤压强度条件

第六章 圆轴扭转练习带答案(借鉴内容)

第六章圆轴的扭转 一、填空题 1、圆轴扭转时的受力特点是:一对外力偶的作用面均_______于轴的轴线,其转向______。 2、圆轴扭转变形的特点是:轴的横截面积绕其轴线发生________。 3、在受扭转圆轴的横截面上,其扭矩的大小等于该截面一侧(左侧或右侧)轴段上所有外力偶矩的_______。 4、圆轴扭转时,横截面上任意点的切应力与该点到圆心的距离成___________。 5、试观察圆轴的扭转变形,位于同一截面上不同点的变形大小与到圆轴轴线的距离有关,显然截面边缘上各点的变形为最_______,而圆心的变形为__________。 6、圆轴扭转时,在横截面上距圆心等距离的各点其切应力必然_________。 7、从观察受扭转圆轴横截面的大小、形状及相互之间的轴向间距不改变这一现象,可以看出轴的横截面上无____________力。 8、圆轴扭转时,横截面上切应力的大小沿半径呈______规律分布。 10、圆轴扭转时,横截面上内力系合成的结果是力偶,力偶作用于面垂直于轴线,相应的横截面上各点的切应力应垂直于_________。 11、受扭圆轴横截面内同一圆周上各点的切应力大小是_______的。 12、产生扭转变形的一实心轴和空心轴的材料相同,当二者的扭转强度一样时,它们的_________截面系数应相等。 13、横截面面积相等的实心轴和空心轴相比,虽材料相同,但_________轴的抗扭承载能力要强些。 16、直径和长度均相等的两根轴,其横截面扭矩也相等,而材料不同,因此它们的最大剪应力是________同的,扭转角是_______同的。 17、产生扭转变形的实心圆轴,若使直径增大一倍,而其他条件不改变,则扭转角将变为原来的_________。 18、两材料、重量及长度均相同的实心轴和空心轴,从利于提高抗扭刚度的角度考虑,以采用_________轴更为合理些。 二、判断题 1、只要在杆件的两端作用两个大小相等、方向相反的外力偶,杆件就会发生扭转变形。() 2、一转动圆轴,所受外力偶的方向不一定与轴的转向一致。() 3、传递一定功率的传动轴的转速越高,其横截面上所受的扭矩也就越大。() 4、受扭杆件横截面上扭矩的大小,不仅与杆件所受外力偶的力偶矩大小有关,而且与杆件横截面的形状、尺寸也有关。()

材料在扭转时力学性能测定实验

材料在扭转时力学性能测定实验 在机械工程中,许多传动零件都是在扭转受力条件下工作的。测定材料在扭转时的力学性能,对轴类零件的设计计算和选材具有实际意义。 一、预习要求 1、推导测量低碳钢剪切屈服极限计算公式:; 2、简述测量低碳钢剪切弹性模量G的原理和步骤。 二、实验目的 1、测定低碳钢的剪切弹性模量G,验证扭转变形公式。 2、测定低碳钢的剪切屈服极限、低碳钢和铸铁的剪切强度极限。 3、比较低碳钢和铸铁扭转变形和破坏规律。 三、实验设备及试样 1、扭转试验机。 2、扭转测G仪或扭角仪。 3、游标卡尺。 4、试样。扭转试样一般为圆截面(图1)。安装扭角仪的A、B两截面的距离l0称为标距。实验前在低碳钢试样表面画上两条纵向线和两圈圆周线,以便观察扭转变形。 四、实验原理及方法 无论是验证扭转变形公式还是测定剪切弹性模量G,都需要准确测量试样的扭转角。扭转角的测量通常用扭角仪。扭角仪的构造原理及安装示意图如图2所示。扭角仪安装在试样A、B两截面上后,用定位螺钉旋紧,同时通过A处联结的推杆顶住B处联结的百分表顶尖,使百分表有一定的预位移。当试样扭转变形时,若百分表指示的顶尖处位移为δ,则根据图2b可得,A、B两截面间扭转角为 。 在剪切比例极限范围内,圆轴扭转变形公式为 。式中T为扭矩,它等于 扭转试验机加于试样上的扭转外力偶矩;IP为圆截面的极惯性矩。可见扭矩T与扭转角 φ成正比。实验时,测定不同的扭转角φ和对应的扭矩T,即可验证两者是否存在线性关系。 1、剪切弹性模量G的测定 用低碳钢试样进行试验时,取初扭矩T0,在比例极限内的最大试验扭矩为Tn,从 T0到Tn分成n级加载,每级扭矩增量为ΔT,如图3所示。 与ΔT相对应的扭转角增量为Δφ。则由上述扭转角计算公式可变为求解G的公式 若取n次加载获得的Δφ的平均值Δφm

第三部分扭转

第三部分 扭转 4.1预备知识 一、基本概念 1、扭转变形 扭转变形是杆件的基本变形之一,扭转变形的受力特点是:杆件受力偶系的作用,这些力偶的作用面都垂直于杆轴。此时,截面B 相对于截面A 转了一个角度?,称为扭转角。同时,杆件表面的纵向直线也转了一个角度γ变为螺旋线,γ称为剪切角。 2、外力偶 杆件所受外力偶的大小一般不是直接给出时,应经过适当的换算。若己知轴传递的功率P(kW)和转速n(r/min),则轴所受的外力偶矩)(9549 Nm n P T =。 3、扭矩和扭矩图 圆轴扭转时,截面上的内力矩称为扭矩,用T 表示。扭矩的正负号,按右手螺旋法则判定。如扭矩矢量与截面外向法线一致,为正扭矩,反之为负;求扭矩时仍采用截面法。扭矩图是扭矩沿轴线变化图形,与轴力图的画法是相似 4、纯剪切 切应力互等定理 单元体的左右两个侧面上只有切应力而无正应力,此种单元体发生的变形称为纯剪切。 在相互垂直的两个平面上,切应力必然成对存在且数值相等,两者都垂直于两个平面的交线、方向到共同指向或共同背离积这一交线,这就是切应力互等定理。 5、切应变 剪切虎克定律 对于纯剪切的单元体,其变形是相对两侧面发生的微小错动,以γ来度量错动变形程度,即称切应变。 当切应力不超过材料的剪切比例极限时,切应力τ和切应变γ成正比,即 τ=G γ G 称材料的剪切弹性模量,常用单位是GPa 。 6、圆杆扭转时的应力和强度计算 (1) 圆杆扭转时,横截面上的切应力垂直于半径,并沿半径线性分布,距圆心为ρ处的切应力为 ρτρp I T = 图

式中T 为横截面的扭矩,I p 为截面的极惯性矩。 (2) 圆形截面极惯性矩和抗扭截面系数 实心圆截面324D I p π= , 163 D W p π=(D 为直径) 空心圆截面)1(324 4a D I p -=π, )1(16 43απ-=D W p (D 为外径,d 为内径,D d /=α) (3)圆杆扭转时横截面上的最大切应力发生在外表面处 t W T = max τ 式中W t =I p /R ,称为圆杆抗扭截面系数(或抗抟截面模量)。 圆杆扭转时的强度条件 []ττ≤max (4)圆杆扭转时,圆杆各点处于“纯剪切”应力状态,如图3—1所示。其最大拉应力、最大压应力和最大切应力数值相等。 低碳钢材料抗拉与抗压的屈服强度相等,抗剪能力较差,所以低碳钢材料圆杆扭转破坏是沿横截面被剪断的。 铸铁材料抗压能力最强,抗剪能力次之,抗拉能力最差,因而铸铁材料圆杆扭转破坏是沿与杆轴线约成450的斜截面被拉断的。 7、圆杆扭转时的变形和刚度计算 圆杆扭转时的变形用一个横截面相对另一个横截面转过的角度?来度量,称为扭转角。 长度为l 的等截面圆杆承受扭矩M n 时,圆杆两端的相对扭转角 p GI l T = ? (rad ) 式中GI p 称为圆杆的抗扭刚度。 当两截面之间的扭矩或GI p 为变量时则应通过积分或分段计算各段的扭转角,并求其代数和,即为全杆的扭转角。 单位长度扭转角 p GI T l = = ? θ (rad/m ) 把弧度换算为度,圆杆扭转时的刚度条件为 []θπ θ≤= 180 p n GI M (0/m ) 8、非圆截面杆的扭转 (1) 非圆截面杆扭转的概念 非圆截面杆在扭转变形后横截面不再是平面,变成一个曲面并发生翘曲,这是非圆截面杆扭转时的一个重要特征。由于截面的翘曲,平面假设不再成立,因而圆杆的扭转公式不能应用于非圆截面杆。 (2) 矩形截面杆

剪切与扭转

第七章剪切与扭转 第一节剪切与挤压的概念 一、剪切的概念 剪切变形是杆件的基本变形之一。它是指杆件受到一对垂直于杆轴方向的大小相等、方向相反、作用线相距很近的外力作用所引起的变形,如图7-1a所示。此时,截面cd相对于ab将发生相对错动,即剪切变形。若变形过大,杆件将在两个外力作用面之间的某一截面m-m处被剪断,被剪断的截面称为剪切面,如图7-1b 所示。 (a) 受力形式(b)破坏形式 图7-1剪切变形 工程中有一些连接件,如铆钉连接中的铆钉(图7-2a)及销轴连接中的销(7-2b)等都是以剪切变形主的构件。 图7-2连接件的剪切变形 二、挤压的概念 构件在受剪切的同时,在两构件的接触面上,因互相压紧会产生局部受压,称为挤压。如图7-3所示的铆钉连接中,作用在钢板上的拉力F,通过钢板与铆钉的接触面传递给铆钉,接触面上就产生了挤压。两构件的接触面称为挤压面,作用于接触面的压力称挤压力,挤压面上的压应力称挤压应力,当挤压力过大时,孔壁边缘将受压起“皱”(图7-3a),铆钉局部压“扁”,使圆孔变成椭圆,连接松动(图7-3b),这就是挤压破坏。因此,连接件除剪切强度需计算外,还要进行挤压强度计算。 图7-3 挤压变形

第二节 剪切和挤压的实用计算 一、剪切的实用计算 剪切面上的内力可用截面法求得。假想将铆钉沿剪切面截开分为上下两部分,任取其中一部分为研究对象(图7-4c ),由平衡条件可知,剪切面上的内力Q 必然与外力方向相反,大小由 ∑X=0,F-Q =0,得 Q=F 这种平行于截面的内力Q 称为剪力。 (a ) (b ) (c ) (d ) 图7-4 剪切实用计算 与剪力Q 相应,在剪切面上有切应力τ存在(图7-4d )。切应力在剪切面上的分布情况十分复杂,工程上通常采用一种以试验及经验为基础的实用计算方法来计算,假定剪切面上的切应力τ是均匀分布的。因此, A Q =τ (7-1) 式中:A 为剪切面面积,Q 为剪切面上的剪力。 为保证构件不发生剪切破坏,就要求剪切面上的平均切应力不超过材料的许用切应力,即剪切时的强度条件为 ][ττ≤=A Q (7-2) 式中:[τ]为许用切应力。许用切应力由剪切实验测定。 各种材料的许用切应力可在有关手册中查得。 二、挤压的实用计算 挤压应力在挤压面上的分布也很复杂,如图7-5a 所示。因此也采用实用计算法,假定挤压应力均匀地分布在计算挤压面上,这样,平均挤压应力为 c c c A F =σ (7-3) 图7-5 挤压的实用计算 式中A c 为挤压面的计算面积。当接触面为平面时,接触面的面积就是计算挤压面积,当接触面为半圆柱面时,取圆柱体的直径平面作为计算挤压面面积(图7-5b )。这样计算所得的挤压应力和实际最大挤压应力值十分接近。由此可建立挤压强度条件:

第6章扭转

第6章 扭转 6.1【学习基本要求】 1、理解圆轴扭转的受力特点及变形特点; 2、掌握外力偶与功率、转速的关系; 3、掌握杆件扭转时的扭矩计算和扭矩图的作法; 4、理解剪切胡克定律和剪应力互等定理; 5、掌握圆轴扭转横截面上的应力分布规律和计算公式; 6、理解并掌握圆轴扭转时的相对扭转角和剪应变的概念及其计算方法; 7、学会圆轴扭转变形的变形计算; 8、熟练掌握利用强度条件和刚度条件对工程问题进行计算和设计; 9、了解矩形截面杆自由扭转时横截面上的剪应力分布规律。 6.2【要点分析】 1、轴的扭矩与扭矩图 受扭圆轴的横截面只有一个内力分量,称为扭矩,通常记为T ,单位为kN·m ,其大小可由截面法求得。扭矩的正、负规定通常可以由右手螺旋法则判定:扭矩矢的指向与横截面的外法线方向一致,即离开截面时为正,反之为负,如图6-1所示。受扭轴上任一横截面的扭矩等于截面一侧轴上所有外扭力矩的代数和,外扭力矩矢的指向与横截面的外法线方向一致,即离开截面时引起正扭矩,反之引起负扭矩。 一般而言,不同横截面上的扭矩是不同的,且随着截面位置的变化而变化,用来反映扭矩随截面位置的变化规律的图形称为扭矩图。正扭矩画在上侧,负扭矩画在下侧。 2、扭力矩的计算 若已知传动轮传递的功率P (kW)及转速n (r/min),外力偶矩(N·m)的计算公式为 n P M e 9550= (6.1) 3、圆轴扭转时的横截面上的切应力 圆轴扭转时,横截面上任一点的剪应力计算公式为 ρτρP I T = (6.2) 它表明,剪应力在横截面上是沿径向呈线性分布的,如图6-2所示。 图6-1 (a ) (b ) 图 6-2 (b ) (a )

工程力学扭转与弯曲变形

扭转与弯曲变形 若危险截面上的扭矩为T ,弯矩为M ,则该截面上的最大正应力和最大切应力分别为: W M = σ,P W T =τ (9-14) 危险点处为平面应力状态,其主应力为 )4(2 10)4(2 12232221τσσσστσσσ+-==++= (9-15) 对于工程中受弯扭共同作用的圆轴大多是由塑性材料制成的,所以应该用第三或第四强度理论来建立强度条件。 如果用第三强度理论,则强度条件为: []στσσr ≤+=2234 (9-16) 如果用第四强度理论,则强度条件为: []στσσr ≤+=2243 (9?17) 对于圆截面,有W P =2W z ,则用第三强度理论,其强度条件为: ][1)2(4)(42222223στσσ≤+=+=+=T M W W T W M z z z r (9-18) 用第四强度理论,其强度条件为: []στσσ≤+=+=+=222222475.01)2(3)(3T M W W T W M z z z r (9-19) 六、连接件的实用计算法 1、剪切的实用计算 在工程中,剪切变形采用实用计算的方法,假定剪切面上切应力是均匀分布的。其剪切强度条件为

][S S τA F τ≤= (9?20) 2、挤压的实用计算 在挤压的实用计算中,假设计算挤压应力在计算挤压面上均匀分布,计算挤压面为承压面在垂直于挤压力方向的平面上的投影。挤压强度条件为 bs bs bs A F σ=][bs σ≤ (9?21) 3、铆钉连接的计算 铆钉连接常见的破坏有下列三种形式:(1)铆钉沿其剪切面被剪断;(2)铆钉与钢板之间的挤压破坏;(3)钢板沿被削弱了的横截面被拉断。为了保证铆钉连接的正常工作,就必须避免上述三种破坏的发生,根据强度条件分别对三种情况作实用强度计算。

§3扭转试验

§3 扭 转 试 验 1、概述 工程中有许多承受扭转变形的构件,了解材料在扭转变形时的力学性能,对于构件的合理设计和选材是十分重要的。扭转变形是构件的基本变形之一,因此扭转实验也是材料力学基本实验之一。 2、实验目的 1、测定低碳钢的扭转屈服强度s τ及抗扭强度b τ。 2、测定铸铁的抗扭强度b τ。 3、观察、比较低碳钢和铸铁在扭转时的变形和破坏现象,分析其破坏原因。 3、实验原理 对一确定形状试件两端施加一对大小为e M 的外力偶,试件便处于扭转受力状态,此时试件中的单元体处于如图3.1所示的纯剪应力状态。 图3.1纯剪应力状态 对单元体进行平衡分析可知,在与试样轴线成0 45角的螺旋面上,分别承受主应力τσ=1,τσ-=3的作用,这样就出现了在同一个试件的不同截面上τσσ=-=压拉的情形。这样对于判断材料各极限强度的关系提供了一个很好的条件。 图3.2为低碳钢Q235扭转实验扭矩T 和扭转角φ的关系曲线,图3.3为铸铁HT200 图3.2低碳钢Q235扭转φ-T 曲线 图3. 3铸铁HT200扭转φ-T 曲线

试件的扭转实验扭矩T 和扭转角φ的关系曲线。图3.4为低碳钢和铸铁扭转破坏断口形式 由图3.2低碳钢扭转φ-T 曲线可以看出,低碳钢Q235的扭转φ-T 曲线类似于拉伸的L F ?-曲线,有明显的弹性阶段、流动屈服阶段及强化阶段。在弹性阶段,根据扭矩平衡原理,由剪应力产生的合力矩需与外加扭矩相等,可得剪应力沿半径方向的分布ρτ为: P I T ρτρ*= 在弹性阶段剪应力的变化如图3.5所示 在弹性阶段剪应力沿圆半径方向呈线性分布,据此可得 P P W T I r T ==*max τ 当外缘剪应力增加到一定程度后,试件的边缘产生流动现象,试件承受的扭矩瞬间下降,应力重新分布至整个截面上的应力均匀一致,称之为屈服阶段, 在屈服阶段剪应力的变化如 图3.5 低碳钢扭转试件弹性阶段应力分布变化 图3.4低碳钢和铸铁扭转破坏断口形式

扭转变形

第三章 扭转变形 授课学时:6学时 内容: 外力偶矩的计算; 扭转剪应力推导过程; 圆轴扭转时横截面上剪应力分布规律和强度,圆轴扭转变形时的刚度和变形(相对扭转角)计算。 $3.1 扭转的概念 1.外力特征 力偶矩矢平行于杆的轴线。力偶矩矢方向按右手螺旋法则确定。 2.扭转变形受力特点 杆件的两端作用着大小相等,方向相反,且作用面垂直于杆件轴线。 3.力偶变形特点 各轴线仍为直线,杆件的任意两个横截面发生绕轴线的相对转动。 A B 4.工程实例 方向盘轴、传动轴。 $3.2扭矩和扭矩图 1.外力偶矩的计算 ).(9549m N n N m ? = N :功率;n :转速 2.扭矩和扭矩图 (1)内力偶矩:杆件受扭时截面上的内力偶矩。符号T (2)内力偶矩计算—截面法 用截面n n -将轴分成两部分,按右手螺旋法则把m ,T 表示为矢量,列出左部分平衡方程 0=∑x M ,得到 m T = 当矢量方向与截面外法线方向一致时,T 为正;反之为负。 对于杆件一侧作用多个外力偶矩情况,任一截面的内力偶矩等于其一侧所有外力偶矩的代数和 ∑=i M T (3)扭矩图 表示杆件各横截面上扭矩变化规律的图形,反应出max T 值及 其截面位置,从而进行强度计算(危险截面)。 该图一般以杆件轴线为 n T

横轴表示横截面位置,纵轴表示扭矩大小。 例 传动轴如图,主动轮A 输出功率kW P A 36=,从动轮B 、C 、D 输出功率分别为 kW P P C B 11==,kW P D 14=,轴的转速为min /300r n =。试作轴的扭矩图。 解: (1)求外力偶矩 m N n P m A A .1146300 3695499549 =?== m N n P m m B C B .35030011 95499549 =?=== m N n P m D D .446300 14 95499549=?== (2)求截面内扭矩 在BC 段内 01=+B m T m N m T B .3501-=-= 在CA 段内 0=++B C m m T m N m m T B C .700-=--= 在AD 段内 m N m T D .446==III (3)画扭矩图 $3.3薄壁圆筒的扭转 1.薄壁圆筒的扭转实验 A m B m C m D m B C A D I I II II III III B m 1 T B m C m T T III D m T x

热场和预扭转应变对镁合金力学性能影响的研究

热场和预扭转应变对镁合金力学性能影响的研究镁合金是目前最常用、最轻的金属结构材料之一,具有密度小、比强度和比刚度高、阻尼减震降噪性好和可循环应用等优点,被广泛应用于气缸头盖、变速箱壳体、离合器踏板等汽车零配件,飞机机翼、航空发动机、电机壳体等航空航天军事产品。其中,作为发动机等部件,镁合金通常要工作在高温环境下。 镁合金室温下塑性较差,高温条件可以大幅度提高镁合金的塑性,预扭转应变可以提高镁合金的拉伸强度。研究高温拉伸、扭转变形时的流变应力变化规律以及预扭转应变对镁合金力学性能的影响,研究其在服役条件下的力学性能变化,对提高材料工程实际应用价值具有重要意义。 本文开展的主要研究工作如下:(1)结合相关领域的国内外研究现状,针对课题组自主研发的多载荷多物理场材料微观力学性能测试仪器,进行调试校准研究,通过速率法进行机架柔度的计算,对试验仪器特有的仿型复合夹具造成弹性模量的误差进行校准,分别采用20钢、45钢、7075铝合金、7050铝合金和TA2材料进行拉伸校准试验,计算出测试得到弹性模量与材料真实弹性模量之间的关系。 (2)利用修正校准后的测试仪器进行AZ80镁合金的拉伸、扭转试验,得到其屈服强度、抗拉强度、伸长率和校准后的弹性模量值,同时在AZ80镁合金拉伸试验过程中采用不同的拉伸速率,排除拉伸速率对试验结果的影响。 (3)针对AZ80镁合金材料进行了高温拉伸、扭转试验,预扭转拉伸试验以及高温-预扭转拉伸试验,并对试验后的断口进行微观形貌观测。一方面验证了试验仪器在拉-扭复合载荷以及高温测试方面的功能,另一方面结合常温拉伸、扭转测试研究高温和预扭转应变分别以及同时对AZ80镁合金力学性能的影响,得到三个结论:随着温度的增加,AZ80镁合金的强度降低但塑性性能很大程度的得到提

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