機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

前言

　　本書(shū)第2版是在第1版的基礎(chǔ)上，根據(jù)2009年6月1日正式實(shí)施的《起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB／T3811-2008）進(jìn)行全面修訂而成的。在修訂中，保留了原教材的體系與風(fēng)格，增加了結(jié)構(gòu)力學(xué)部分的英文版（附錄A）。為了方便相關(guān)人員更多地了解與機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有關(guān)的專業(yè)英語(yǔ)，新版特別為每章及其第一、二級(jí)標(biāo)題提供了英文標(biāo)題，并在附錄B中集中收錄了相關(guān)的主要英文詞匯。同時(shí)，結(jié)合教學(xué)內(nèi)容的修訂，新增了配合本書(shū)內(nèi)容教學(xué)的計(jì)算實(shí)例，并用新的ED版ANSYS對(duì)上機(jī)教材進(jìn)行了升級(jí)?！　⒓颖緯?shū)編寫(xiě)的有：盧耀祖、鄭惠強(qiáng)、張氫、周奇才、陳衛(wèi)明、秦仙蓉。盧耀祖教授不幸于2007年11月30日病逝，本書(shū)第2版的出版當(dāng)是對(duì)他的告慰?！　≡诒緯?shū)的修訂中，博士后孫遠(yuǎn)韜、研究生關(guān)霄劍、王立剛、王毅、周豪、何田偉等完成了一定的文本校對(duì)、資料收集和算例準(zhǔn)備等方面的工作，在此一并表示感謝?！　∮捎诰幷咚接邢蓿瑫?shū)中難免還存在缺點(diǎn)和錯(cuò)誤，歡迎廣大專家、同行和讀者批評(píng)指正。

內(nèi)容概要

　　綜合了機(jī)械專業(yè)“結(jié)構(gòu)力學(xué)”和“金屬結(jié)構(gòu)”的主要內(nèi)容，并且把兩者有機(jī)融合在一起，闡述了在機(jī)械結(jié)構(gòu)計(jì)算與設(shè)計(jì)中所必需的基本力學(xué)知識(shí)與基本承載構(gòu)件設(shè)計(jì)原理和基礎(chǔ)。力學(xué)部分簡(jiǎn)要概述了結(jié)構(gòu)構(gòu)造分析、結(jié)構(gòu)位移計(jì)算、力法計(jì)算的基本理論，詳細(xì)敘述了位移法的基礎(chǔ)理論和方法；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部分包括載荷計(jì)算及其組合、結(jié)構(gòu)連接方法及其計(jì)算、受彎構(gòu)件和軸向受力構(gòu)件的構(gòu)造原則和設(shè)計(jì)計(jì)算原理?！　∪珪?shū)結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，重點(diǎn)突出，內(nèi)容精練，基本理論闡述透徹，內(nèi)容編排上注意理論的連貫性。各章的思考題和習(xí)題，有助于自學(xué)和加深理解。所附《機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上機(jī)教材》光盤(pán)詳細(xì)敘述了應(yīng)用ANSYS程序進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的入門(mén)知識(shí)，里面的算例同時(shí)演示了《機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（第2版）》中的一些重要概念?！　　稒C(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（第2版）》作為高等院校機(jī)械專業(yè)的教材，對(duì)從事機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作的工程技術(shù)人員也很有參考價(jià)值。

書(shū)籍目錄

第一章 緒論1.1 概論1.2 機(jī)械結(jié)構(gòu)的分類1.3 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求1.4 機(jī)械結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖1.5 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的研究方向1.6 小結(jié)思考題第二章 結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算方法2.1 載荷及其組合2.1.1 載荷種類2.1.2 載荷組合2.2 結(jié)構(gòu)承載能力的設(shè)計(jì)計(jì)算方法2.2.1 許用應(yīng)力法2.2.2 極限狀態(tài)法2.3 許用應(yīng)力2.4 小結(jié)思考題第三章 結(jié)構(gòu)構(gòu)造分析3.1 機(jī)械結(jié)構(gòu)構(gòu)造分析的目的3.2 結(jié)構(gòu)的幾何組成分析3.3 小結(jié)思考題習(xí)題第四章 結(jié)構(gòu)位移計(jì)算4.1 概述4.2 線性變形體系的功能原理4.2.1 功的概念4.2.2 線性變形體系的變形能4.2.3 附加功互等定理4.2.4 虛功原理4.3 單位載荷法的基本原理4.4 在載荷作用下的結(jié)構(gòu)位移計(jì)算4.5 用圖形相乘法計(jì)算積分4.6 由非力因素引起的結(jié)構(gòu)位移計(jì)算4.6.1 由非力因素引起構(gòu)件形狀或尺寸變化4.6.2 由支座位移引起的結(jié)構(gòu)位移4.7 小結(jié)思考題習(xí)題第五章 超靜定結(jié)構(gòu)與力法5.1 概論5.1.1 超靜定結(jié)構(gòu)的概念5.1.2 超靜定結(jié)構(gòu)力法計(jì)算的基本結(jié)構(gòu)5.2 力法基本原理及計(jì)算5.2.1 力法基本原理5.2.2 力法典型方程5.2.3 內(nèi)力圖的校核5.3 力法的計(jì)算步驟和超靜定結(jié)構(gòu)的特性5.3.1 力法的計(jì)算步驟及示例5.3.2 超靜定結(jié)構(gòu)的特性5.4 小結(jié)思考題習(xí)題第六章 位移法和矩陣位移法6.1 位移法的基本概念6.2 等截面直桿的轉(zhuǎn)角位移方程6.2.1 桿端位移引起的桿端力6.2.2 載荷與桿端力的關(guān)系6.3 位移法的基本未知量與基本體系6.3.1 結(jié)點(diǎn)角位移及其確定6.3.2 結(jié)點(diǎn)線位移及其確定6.4 位移法的典型方程6.5 位移法的計(jì)算步驟與示例6.6 位移法小結(jié)6.7 矩陣位移法6.7.1 單元坐標(biāo)系中的單元?jiǎng)偠染仃?.7.2 結(jié)構(gòu)坐標(biāo)系中的單元?jiǎng)偠染仃?.7.3 矩陣位移法的計(jì)算步驟6.7.4 矩陣位移法小結(jié)思考題習(xí)題第七章 機(jī)械結(jié)構(gòu)的連接7.1 焊接連接7.1.1 焊接接頭的形式7.1.2 焊縫的種類及構(gòu)造7.1.3 焊縫計(jì)算7.2 螺栓連接7.2.1 概述7.2.2 螺栓連接的布置7.2.3 受剪螺栓連接的計(jì)算7.2.4 受拉螺栓連接的計(jì)算7.2.5 同時(shí)受拉受剪螺栓連接的計(jì)算7.2.6 梁的拼接計(jì)算7.3 銷軸連接7.3.1 銷軸計(jì)算7.3.2 銷孔拉板的計(jì)算7.4 小結(jié)思考題習(xí)題第八章 受彎構(gòu)件8.1 梁的類型8.2 型鋼梁的設(shè)計(jì)8.3 組合梁的截面設(shè)計(jì)8.4 組合梁的強(qiáng)度和剛度8.5 組合梁的整體穩(wěn)定8.6 組合梁的局部穩(wěn)定8.7 組合梁的構(gòu)造設(shè)計(jì)8.8 小結(jié)思考題習(xí)題第九章 軸心受力構(gòu)件9.1 軸心受力構(gòu)件的種類和截面形式9.2 軸心受拉構(gòu)件的設(shè)計(jì)”9.2.1 強(qiáng)度驗(yàn)算9.2.2 剛度驗(yàn)算9.3 實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件的設(shè)計(jì)9.3.1 整體穩(wěn)定性9.3.2 局部穩(wěn)定性9.3.3 截面設(shè)計(jì)9.4 格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的設(shè)計(jì)9.4.1 剪切變形對(duì)軸心壓桿臨界應(yīng)力的影響9.4.2 截面設(shè)計(jì)9.4.3 綴材和橫膈的設(shè)計(jì)9.5 構(gòu)件的計(jì)算長(zhǎng)度9.5.1 等截面構(gòu)件的計(jì)算長(zhǎng)度9.5.2 起重機(jī)臂架的計(jì)算長(zhǎng)度9.5.3 變截面構(gòu)件的計(jì)算長(zhǎng)度9.6 小結(jié)思考題習(xí)題第十章 偏心受力構(gòu)件10.1 偏心受力構(gòu)件的種類和截面形式10.2 偏心受拉構(gòu)件的設(shè)計(jì)10.2.1 強(qiáng)度計(jì)算10.2.2 剛度計(jì)算10.3 實(shí)腹式偏心受壓構(gòu)件的設(shè)計(jì)10.3.1 強(qiáng)度計(jì)算10.3.2 剛性計(jì)算10.3.3 整體穩(wěn)定性計(jì)算10.3.4 局部穩(wěn)定性計(jì)算10.4 實(shí)腹式壓彎構(gòu)件的截面設(shè)計(jì)10.4.1 實(shí)腹式壓彎構(gòu)件截面設(shè)計(jì)和驗(yàn)算10.4.2 實(shí)腹式壓彎構(gòu)件的構(gòu)造設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)10.5 格構(gòu)式壓彎構(gòu)件的設(shè)計(jì)計(jì)算10.5.1 格構(gòu)式壓彎構(gòu)件的穩(wěn)定性計(jì)算10.5.2 格構(gòu)式壓彎構(gòu)件的強(qiáng)度和剛度驗(yàn)算10.6 小結(jié)思考題習(xí)題第十一章 機(jī)械結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)11.1 課程設(shè)計(jì)目的和要求11.2 起重臂結(jié)構(gòu)方案確定11.3 計(jì)算簡(jiǎn)圖及計(jì)算載荷確定11.3.1 計(jì)算簡(jiǎn)圖11.3.2 載荷組合11.3.3 載荷確定11.4 內(nèi)力計(jì)算及內(nèi)力組合11.4.1 臂架內(nèi)力計(jì)算11.4.2 內(nèi)力組合11.5 截面選擇和截面驗(yàn)算11.6 繪制施工圖11.7 小結(jié)附錄附錄A 結(jié)構(gòu)力學(xué)(英文版)附錄B 中英對(duì)照專業(yè)詞匯表附錄C 常用型鋼截面特性表主要參考文獻(xiàn)附件：《機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上機(jī)教材》光盤(pán)

章節(jié)摘錄

　　對(duì)桁架結(jié)構(gòu)，在計(jì)算簡(jiǎn)圖中桿件通常以其軸線來(lái)代表，曲率不大的微曲桿件可以用直的軸線或折線段來(lái)代替?！　〗Y(jié)構(gòu)中各桿件相互之間是通過(guò)“結(jié)點(diǎn)”連接的。在實(shí)際的金屬結(jié)構(gòu)中，結(jié)點(diǎn)本身往往是很復(fù)雜的。但是在計(jì)算時(shí)通常都簡(jiǎn)化為“鉸結(jié)點(diǎn)”和“剛結(jié)點(diǎn)”兩種。鉸結(jié)點(diǎn)是指連接桿件的結(jié)點(diǎn)是光滑無(wú)摩擦的理想鉸，各桿可繞此鉸結(jié)點(diǎn)作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，因此鉸結(jié)點(diǎn)上的彎矩為零。當(dāng)然無(wú)摩擦的理想鉸在實(shí)際結(jié)構(gòu)中是不存在的。但是當(dāng)桿件的長(zhǎng)細(xì)比較大時(shí)，可以將桁架結(jié)構(gòu)中的結(jié)點(diǎn)簡(jiǎn)化為理想鉸結(jié)點(diǎn)，這樣可使計(jì)算大大簡(jiǎn)化，而所求得的主要內(nèi)力（桿件的軸力）基本上是符合實(shí)際受力情況的。由于真實(shí)結(jié)點(diǎn)與鉸結(jié)點(diǎn)的差異，發(fā)生在結(jié)點(diǎn)附近的附加次內(nèi)力（彎應(yīng)力）與軸力相比是很小的，在一般情況下可忽略不計(jì)。　2）支座的簡(jiǎn)化　任何機(jī)械結(jié)構(gòu)都必須設(shè)置和支承在某一基礎(chǔ)或其他結(jié)構(gòu)之上，才能承受外載荷并正常和可靠地進(jìn)行工作。相應(yīng)的計(jì)算模型也必須根據(jù)工程實(shí)際加上約束，才能保證計(jì)算順利進(jìn)行，才能使計(jì)算結(jié)果與實(shí)際情況相吻合。　　支座是用來(lái)支承結(jié)構(gòu)并與基礎(chǔ)相連的構(gòu)件或結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)所承受的載荷是通過(guò)支座傳到基礎(chǔ)或其他結(jié)構(gòu)上。在傳遞力的過(guò)程中，支座部分將承受支反力，同時(shí)也阻止結(jié)構(gòu)在支座方向上的位移?！　≡诠こ虒?shí)際中，支座分為剛性支座和彈性支座。剛性支座又分為三類：　?。?）活動(dòng)鉸支座其特點(diǎn)是在支承部分有一個(gè)鉸結(jié)構(gòu)或類似于鉸結(jié)構(gòu)的裝置，其上部結(jié)構(gòu)可以繞鉸點(diǎn)自由轉(zhuǎn)動(dòng)，而鉸結(jié)構(gòu)又可沿一個(gè)方向自由移動(dòng)。如橋式起重機(jī)橫梁與車輪用軸相接，可以繞輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)，車輪則可以在軌道上自由滾動(dòng)，見(jiàn)圖1-9（a）。這種支座可以簡(jiǎn)化為活動(dòng)鉸支座，見(jiàn)圖1-9（b）。它產(chǎn)生垂直方向的支反力，其作用線沿著支座鏈桿方向?！　。?）固定鉸支座它與活動(dòng)鉸支座的區(qū)別在于整個(gè)支座不能移動(dòng)，但是被支承的結(jié)構(gòu)可以繞一固定軸線或鉸自由轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖1-10（a）所示，支座簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖10（b）。支座反作用力通過(guò)支座鉸點(diǎn)，其大小和方向由作用在結(jié)構(gòu)上的載荷所決定。

圖書(shū)封面

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