材料力学课件路桥第4章扭转

材料力学课件路桥第4章扭转目录CONTENTS•扭转的基本概念•扭转的力学性质•扭转的应力分析•扭转的强度条件•扭转的刚度条件01扭转的基本概念扭转的定义扭转是材料力学中一种基本变形方式，指物体受到一对大小相等、方向相反、作用线垂直于杆件横截面的力偶作用，使杆件发生相对转动扭转过程中，杆件上各点的角位移和剪切变形程度不同，导致杆件横截面绕其自身轴线发生转动扭转的物理现象01杆件在扭转时，横截面上的正应力分布不均匀，呈现出剪切变形的特点02杆件上各点的剪切变形程度与该点到轴线的距离成正比，导致横截面上的切向力分布不均匀扭转的分类根据杆件上所受外力矩的方向，根据杆件上所受外力矩的大小，根据杆件上所受外力矩的来源，扭转可分为左旋和右旋两种类型扭转可分为自由扭转和受迫扭转扭转可分为静力扭转和动力扭转两种类型两种类型02扭转的力学性质扭矩的计算扭矩计算公式扭矩的量纲扭矩（T）等于力（F）乘以力臂扭矩的量纲是力和长度（L）的乘积，（d），即T=F×d力臂是从转动轴表示为ML^2到力的垂直距离扭矩的单位在国际单位制中，扭矩的单位是牛顿米（Nm），1Nm=1N×1m=100kg×1m/s^2×1m=100kgm^2/s^2扭矩的单位和符号单位在国际单位制中，扭矩的单位是牛顿米（Nm）符号在工程图纸和计算书中，扭矩通常用字母T表示，有时也用希腊字母tau（τ）扭矩的量纲扭矩的量纲是力和长度（L）的乘积，表示为ML^2量纲是描述物理量本质属性的方式，通过量纲可以判断物理量的性质和相互关系03扭转的应力分析切应力与剪切应变的关系切应力与剪切应变的关系是线在剪切弹性范围内，切应力与剪切弹性模量是材料在剪切应性的，即剪切应变与切应力成剪切应变之间的关系可以用剪力作用下的刚度指标，其值取正比切弹性模量来描述决于材料的性质切应力的分布规律在圆杆扭转时，切应力沿横截面呈均切应力的分布规律与圆杆的直径和剪匀分布，且在杆的表面最大，向中心切弹性模量有关逐渐减小在横截面的中心，切应力为零，而在横截面的边缘，切应力达到最大值切应力的计算方法根据材料力学的基本公式，切应力的大小可以通过剪切力和剪切面积的比值来计算在实际应用中，可以通过测量圆杆的扭转角度或扭转变形量来间接计算切应力的大小另外，也可以通过有限元分析等数值方法来计算切应力的大小和分布04扭转的强度条件强度条件的定义强度条件是用来限制外力矩和扭在路桥工程中，扭转的强度条件强度条件通常以数学表达式或公矩的，以防止材料发生破坏或过通常涉及到桥梁结构的抗扭承载式来表示，这些公式基于材料的度变形能力和稳定性力学性能和结构的设计要求强度条件的计算方法根据材料力学的基本原理，可以通过计算扭矩和外力矩来满足强度条件在路桥工程中，需要使用专业的计算和分析软件，如ANSYS、SAP等，来模拟和分析桥梁结构的扭转行为计算过程中需要考虑材料的弹性模量、泊松比、剪切模量等参数，以及结构的几何尺寸和边界条件强度条件的工程意义满足强度条件是保证路桥工程安全性和通过满足强度条件，可以防止桥梁结构在路桥工程的设计、施工和运营过程中，稳定性的基础在承受外力矩和扭矩时发生破坏或过度需要定期进行检测和维护，以确保结构变形的强度和稳定性05扭转的刚度条件刚度条件的定义刚度条件是指在材料力学中，杆件在受到扭矩作用时，其横截面上的剪切应力和剪切变形之间的关系刚度条件是材料力学中一个重要的基本概念，它描述了杆件在扭矩作用下抵抗变形的能力刚度条件的计算方法根据材料力学的基本理论，刚度条件可以通过杆件的剪切弹性模量和剪切应变来计算在实际工程中，通常采用实验方法测定杆件的剪切弹性模量和剪切应变，然后根据刚度条件计算杆件的扭矩承载能力刚度条件的工程意义刚度条件是路桥工程中设计桥梁、塔架等结构物的重要依据之一在路桥工程中，需要保证结构物的刚度足够大，以抵抗外力作用下的变形，保证结构的稳定性和安全性刚度条件的计算和分析有助于优化结构设计，降低工程成本，提高结构的承载能力和使用寿命。