机械设计手册:单行本·常用设计资料(第六版)
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5.6 平板中的应力

直角坐标系的xOz平面和平板的水平中层面重合,y轴的方向垂直向下。对于矩形平板,x轴的方向和平板长边之一重合,坐标原点和一角重合(图1-1-5a)。对于圆形平板,用圆柱坐标系;基面和中层面重合,y轴通过中心(图1-1-5b)。

图1-1-5 平板中的应力

表1-1-116中所列矩形或表1-1-119中所列圆形板公式适用于h≤02b(小边)的刚性薄板(即的小挠度板,即薄膜内力很小)。公式中取泊松比μ=0.3。薄板的大挠度计算请参考其他有关手册。

表1-1-116 矩形平板计算公式(ab

注:1.负号表示上边纤维受拉伸。
2.系数c0c9αβ1β2见表1-1-117和表1-1-118。

表1-1-117 矩形平板系数表(ab

表1-1-118 系数αβ1β2的数值

表1-1-119 圆形平板计算公式

注:表中σrσt表示径向应力和圆周向应力;μ为泊松比。

表1-1-120 圆环形平板计算公式

表1-1-121 圆环形平板挠度计算系数表

表1-1-122 圆环形平板转角计算系数表

表1-1-123 圆环形平板内周界处应力计算系数表

表1-1-124 圆环形平板外周界处应力计算系数表

表1-1-125 圆环形平板的系数表

刚性薄板计算示例

在压强0.637MPa下操作的活塞见图1-1-7。求活塞中的最大应力。

图1-1-7 活塞应力计算

 因为联系活塞上下底板的环有很大刚性,故可以将上下底板当作内边界固定并支起,外边界固定(即可动固定),故板可以弯曲,不能扭转。

板半径R=303cm,r=625cm,厚度h=24cm。在下板的外周界上作用有上板传来的分布力P(如图b)。该板的支承及载荷特性如表1-1-120中11项。外周界挠度。根据,查表1-1-121取C11≈0115,代入公式得:

上板受的作用力有:

①加在外周界上向上的下板的作用力P

②压强q=0.637MPa在板轮缘上形成的压力P0

③板表面上的均布载荷q=0.637MPa。

上板的支承及载荷特性如表1-1-120中的11和12两项叠加。

在①、②两个力作用下,板外周界的挠度

在③力作用下,板外周界的挠度可按表1-1-120中的12项公式。根据,查表1-1-121,取C12≈0234,代入公式得:

ff1+f2

上下板外周界处的挠度应当相等,即ff,所以

则  P=88469N

上板的应力可根据表1-1-120中11和12两项的应力公式计算。

   内周界处的径向应力   

查表1-1-123,取A14≈1123,A16≈2809,代入公式得:

   周向应力   

查表1-1-123,取A15≈0337,A17≈0843,代入公式得:

   外周界处的径向应力   

查表1-1-124,取B13≈0413,B15≈0579,代入公式得:

   周向应力   

查表1-1-124,取B14≈0124,B16≈0174,代入公式得:

下板按表1-1-120中11项的公式计算。

   内周界处的径向应力   

   周向应力   

   外周界处的径向应力   

   周向应力   

故活塞中的最大应力是活塞上板内周界处的径向应力。