機械結(jié)構(gòu)設(shè)計

前言

　　本書第2版是在第1版的基礎(chǔ)上，根據(jù)2009年6月1日正式實施的《起重機設(shè)計規(guī)范》（GB／T3811-2008）進行全面修訂而成的。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械結(jié)構(gòu)設(shè)計有關(guān)的專業(yè)英語，新版特別為每章及其第一、二級標題提供了英文標題，并在附錄B中集中收錄了相關(guān)的主要英文詞匯。同時，結(jié)合教學(xué)內(nèi)容的修訂，新增了配合本書內(nèi)容教學(xué)的計算實例，并用新的ED版ANSYS對上機教材進行了升級?！　⒓颖緯帉懙挠校罕R耀祖、鄭惠強、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，本書第2版的出版當是對他的告慰?！　≡诒緯男抻喼校┦亢髮O遠韜、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、資料收集和算例準備等方面的工作，在此一并表示感謝?！　∮捎诰幷咚接邢?，書中難免還存在缺點和錯誤，歡迎廣大專家、同行和讀者批評指正。

內(nèi)容概要

　　綜合了機械專業(yè)“結(jié)構(gòu)力學(xué)”和“金屬結(jié)構(gòu)”的主要內(nèi)容，并且把兩者有機融合在一起，闡述了在機械結(jié)構(gòu)計算與設(shè)計中所必需的基本力學(xué)知識與基本承載構(gòu)件設(shè)計原理和基礎(chǔ)。力學(xué)部分簡要概述了結(jié)構(gòu)構(gòu)造分析、結(jié)構(gòu)位移計算、力法計算的基本理論，詳細敘述了位移法的基礎(chǔ)理論和方法；結(jié)構(gòu)設(shè)計部分包括載荷計算及其組合、結(jié)構(gòu)連接方法及其計算、受彎構(gòu)件和軸向受力構(gòu)件的構(gòu)造原則和設(shè)計計算原理。　　全書結(jié)合計算機技術(shù)的發(fā)展，重點突出，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《機械結(jié)構(gòu)設(shè)計上機教材》光盤詳細敘述了應(yīng)用ANSYS程序進行機械結(jié)構(gòu)設(shè)計的入門知識，里面的算例同時演示了《機械結(jié)構(gòu)設(shè)計（第2版）》中的一些重要概念。　　《機械結(jié)構(gòu)設(shè)計（第2版）》作為高等院校機械專業(yè)的教材，對從事機械結(jié)構(gòu)設(shè)計工作的工程技術(shù)人員也很有參考價值。

書籍目錄

第一章 緒論1.1 概論1.2 機械結(jié)構(gòu)的分類1.3 機械結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本要求1.4 機械結(jié)構(gòu)的計算簡圖1.5 機械結(jié)構(gòu)設(shè)計的研究方向1.6 小結(jié)思考題第二章 結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算方法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)計計算方法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)位移計算4.5 用圖形相乘法計算積分4.6 由非力因素引起的結(jié)構(gòu)位移計算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)力法計算的基本結(jié)構(gòu)5.2 力法基本原理及計算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 力法的計算步驟和超靜定結(jié)構(gòu)的特性5.3.1 力法的計算步驟及示例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)點角位移及其確定6.3.2 結(jié)點線位移及其確定6.4 位移法的典型方程6.5 位移法的計算步驟與示例6.6 位移法小結(jié)6.7 矩陣位移法6.7.1 單元坐標系中的單元剛度矩陣6.7.2 結(jié)構(gòu)坐標系中的單元剛度矩陣6.7.3 矩陣位移法的計算步驟6.7.4 矩陣位移法小結(jié)思考題習(xí)題第七章 機械結(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 受剪螺栓連接的計算7.2.4 受拉螺栓連接的計算7.2.5 同時受拉受剪螺栓連接的計算7.2.6 梁的拼接計算7.3 銷軸連接7.3.1 銷軸計算7.3.2 銷孔拉板的計算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8.3 組合梁的截面設(shè)計8.4 組合梁的強度和剛度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”9.2.1 強度驗算9.2.2 剛度驗算9.3 實腹式軸心受壓構(gòu)件的設(shè)計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9.4 格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的設(shè)計9.4.1 剪切變形對軸心壓桿臨界應(yīng)力的影響9.4.2 截面設(shè)計9.4.3 綴材和橫膈的設(shè)計9.5 構(gòu)件的計算長度9.5.1 等截面構(gòu)件的計算長度9.5.2 起重機臂架的計算長度9.5.3 變截面構(gòu)件的計算長度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10.2.1 強度計算10.2.2 剛度計算10.3 實腹式偏心受壓構(gòu)件的設(shè)計10.3.1 強度計算10.3.2 剛性計算10.3.3 整體穩(wěn)定性計算10.3.4 局部穩(wěn)定性計算10.4 實腹式壓彎構(gòu)件的截面設(shè)計10.4.1 實腹式壓彎構(gòu)件截面設(shè)計和驗算10.4.2 實腹式壓彎構(gòu)件的構(gòu)造設(shè)計和工藝設(shè)計10.5 格構(gòu)式壓彎構(gòu)件的設(shè)計計算10.5.1 格構(gòu)式壓彎構(gòu)件的穩(wěn)定性計算10.5.2 格構(gòu)式壓彎構(gòu)件的強度和剛度驗算10.6 小結(jié)思考題習(xí)題第十一章 機械結(jié)構(gòu)課程設(shè)計11.1 課程設(shè)計目的和要求11.2 起重臂結(jié)構(gòu)方案確定11.3 計算簡圖及計算載荷確定11.3.1 計算簡圖11.3.2 載荷組合11.3.3 載荷確定11.4 內(nèi)力計算及內(nèi)力組合11.4.1 臂架內(nèi)力計算11.4.2 內(nèi)力組合11.5 截面選擇和截面驗算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附件：《機械結(jié)構(gòu)設(shè)計上機教材》光盤

章節(jié)摘錄

　　對桁架結(jié)構(gòu)，在計算簡圖中桿件通常以其軸線來代表，曲率不大的微曲桿件可以用直的軸線或折線段來代替?！　〗Y(jié)構(gòu)中各桿件相互之間是通過“結(jié)點”連接的。在實際的金屬結(jié)構(gòu)中，結(jié)點本身往往是很復(fù)雜的。但是在計算時通常都簡化為“鉸結(jié)點”和“剛結(jié)點”兩種。鉸結(jié)點是指連接桿件的結(jié)點是光滑無摩擦的理想鉸，各桿可繞此鉸結(jié)點作相對轉(zhuǎn)動，因此鉸結(jié)點上的彎矩為零。當然無摩擦的理想鉸在實際結(jié)構(gòu)中是不存在的。但是當桿件的長細比較大時，可以將桁架結(jié)構(gòu)中的結(jié)點簡化為理想鉸結(jié)點，這樣可使計算大大簡化，而所求得的主要內(nèi)力（桿件的軸力）基本上是符合實際受力情況的。由于真實結(jié)點與鉸結(jié)點的差異，發(fā)生在結(jié)點附近的附加次內(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?！?）支座的簡化　任何機械結(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行工作。相應(yīng)的計算模型也必須根據(jù)工程實際加上約束，才能保證計算順利進行，才能使計算結(jié)果與實際情況相吻合。　　支座是用來支承結(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支座傳到基礎(chǔ)或其他結(jié)構(gòu)上。在傳遞力的過程中，支座部分將承受支反力，同時也阻止結(jié)構(gòu)在支座方向上的位移?！　≡诠こ虒嶋H中，支座分為剛性支座和彈性支座。剛性支座又分為三類：　?。?）活動鉸支座其特點是在支承部分有一個鉸結(jié)構(gòu)或類似于鉸結(jié)構(gòu)的裝置，其上部結(jié)構(gòu)可以繞鉸點自由轉(zhuǎn)動，而鉸結(jié)構(gòu)又可沿一個方向自由移動。如橋式起重機橫梁與車輪用軸相接，可以繞輪軸轉(zhuǎn)動，車輪則可以在軌道上自由滾動，見圖1-9（a）。這種支座可以簡化為活動鉸支座，見圖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鉸支座的區(qū)別在于整個支座不能移動，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，如圖1-10（a）所示，支座簡圖見圖10（b）。支座反作用力通過支座鉸點，其大小和方向由作用在結(jié)構(gòu)上的載荷所決定。

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