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第一章 应力集中概述 1

1.1 应力集中的基本概念 1

1.1.1 应力集中与应力集中因素 1

1.1.2 产生应力集中的其它因素 3

1.2 应力集中系数与基准应力 3

1.2.1 应力集中系数 3

1.2.2 基准应力 3

1.2.3 应力集中系数的普遍意义 6

1.3 平面问题中的应力集中与空间问题中的应力集中 6

1.3.1 平面问题中的应力集中 6

1.3.2 空间问题中的应力集中 6

1.3.3 平面问题与轴对称问题的关系 7

1.4.1 应力集中的扩散 9

1.4 应力集中的扩散 9

1.4.2 平面问题的应力集中扩散速度与空间问题的应力集中扩散速度的比较 10

1.4.3 限制应力集中与非限制应力集中 11

1.5 强度理论与组合系数 13

1.5.1 强度理论 13

1.5.2 组合系数 15

1.5.3 循环应力作用下的组合强度 16

1.5.4 叠加原理在应力集中问题中的应用 17

1.6 重复应力集中 19

1.6.1 应力集中因素的尺寸相差较大的情况 20

1.6.2 应力集中因素的尺寸相差不大的情况 20

1.6.3 三向重复应力集中 21

1.6.4 有斜圆孔的构件 21

1.7.1 修改应力集中因素的形状 22

1.7 降低应力集中的方法 22

1.7.2 适当选择应力集中因素的位置 25

1.7.3 适当选择应力集中因素的方向 26

1.7.4 附加应力集中因素 28

1.7.5 表面削去法 30

1.7.6 填充法 31

1.8 有效应力集中系数 31

1.8.1 有效应力集中系数 32

1.8.2 应力集中敏感系数 32

1.8.3 静载作用下的有效应力集中系数 33

1.8.4 循环应力作用下的有效应力集中系数 33

1.9 强度判据 36

1.9.1 安全系数 36

1.9.2 静载情况下的强度判据 37

1.9.3 对称循环应力下的强度判据 40

1.9.4 非对称循环应力下的强度判据 41

参考文献 41

第二章 缺口和沟槽 42

2.1 拉伸 42

2.1.1 一侧有两个半圆缺口的板条的拉伸 42

2.1.2 一侧有多重半圆缺口的板条的拉伸 43

2.1.3 一侧有多重半圆缺口的半无限大板的拉伸 43

2.1.4 两侧各有一半圆缺口的板条的拉伸 44

2.1.5 两侧各有两个半圆缺口的板条的拉伸 45

2.1.6 两侧有多重半圆缺口的板条的拉伸 46

2.1.7 一侧有双曲线深缺口的半无限大板的拉伸 47

2.1.8 两侧有双曲线深缺口的无限大板的拉伸 48

2.1.9 一侧有U形缺口的板条的拉伸 49

2.1.10 一侧有U形缺口的半无限大板的拉伸 50

2.1.11 两侧有U形缺口的板条的拉伸 51

2.1.12 两侧有缺口的板条的拉伸 53

2.1.13 两侧有V形缺口的板条的拉伸 56

2.1.14 两侧有矩形缺口的板条的拉伸 57

2.1.15 有半圆沟槽的圆杆的拉伸 58

2.1.16 有U形沟槽的圆杆的拉伸 59

2.1.17 有环状沟槽的圆杆的拉伸 60

2.1.18 有矩形沟槽的圆杆的拉伸 63

2.1.19 有双曲线深沟槽的回转体的拉伸 65

2.2 弯曲 66

2.2.1 一侧有半圆缺口的板条的面内弯曲 66

2.2.3 一侧有双曲线深缺口的半无限大板的面内弯曲 67

2.2.2 两侧有半圆缺口的板条的面内弯曲 67

2.2.4 两侧有双曲线深缺口的无限大板的面内弯曲 69

2.2.5 一侧有U形缺口的板条的面内弯曲 69

2.2.6 一侧有多重U形缺口的板条的面内弯曲 70

2.2.7 两侧有U形缺口的板条的面内弯曲 71

2.2.8 两侧有缺口的板条的面内弯曲 72

2.2.9 一侧有V形缺口的板条的面内弯曲 75

2.2.10 两侧有矩形缺口的板条的面内弯曲 76

2.2.11 一侧有半圆缺口的半无限大薄板的横向弯曲 78

2.2.12 一侧有多重半圆缺口的半无限大薄板的横向弯曲 78

2.2.13 两侧有双曲线深缺口的无限大薄板的横向弯曲 79

2.2.14 两侧有缺口的薄板条的横向弯曲 79

2.2.15 一侧有V形或矩形缺口的半无限大薄板的横向弯曲 81

2.2.16 一侧有半椭圆缺口的半无限大薄板的横向弯曲 82

2.2.18 有U形沟槽的圆杆的弯曲 83

2.2.17 有双曲线深沟槽的回转体的弯曲 83

2.2.19 有环状沟槽的圆杆的弯曲 84

2.2.20 有矩形沟槽的圆杆的弯曲 87

2.2.21 一侧有底部为半椭圆缺口的梁的弯曲 89

2.3 扭转 90

2.3.1 有多重半圆沟槽的圆轴的扭转 90

2.3.2 有双曲线深沟槽的回转体的扭转 91

2.3.3 有U形沟槽的圆轴的扭转 91

2.3.4 有环状沟槽的圆轴的扭转 92

2.3.5 有V形沟槽的圆轴的扭转 94

2.3.6 有缺口或沟槽的构件最大应力集中的几何关系 95

2.4 剪切 96

2.4.1 两侧有双曲线深缺口的无限大板的剪切 96

2.4.2 有双曲线深沟槽的回转体的剪切 98

参考文献 99

第三章 台肩 102

3.1 拉伸 102

3.1.1 两侧有圆角过渡台肩的板条的拉伸 102

3.1.2 两侧和左右均有圆角过渡台肩的板条的拉伸 103

3.1.3 上下表面有圆角过渡梯形台肩的无限大板的拉伸 105

3.1.4 有圆角过渡台肩的圆杆的拉伸 107

3.1.5 有圆角过渡台肩的空心圆杆的拉伸 107

3.1.6 周向有台肩的压力容器 108

3.2 弯曲 109

3.2.1 两侧有圆角过渡台肩的板条的弯曲 109

3.2.2 两侧和左右均有圆角过渡台肩的板条的弯曲 110

3.2.3 两侧有椭圆角台肩的板条的弯曲 113

3.2.4 有圆角过渡台肩的圆杆的弯曲 114

3.3 扭转 115

3.3.1 有圆角过渡台肩的圆轴的扭转 115

3.3.2 有圆角过渡台肩的空心圆轴的扭转 117

3.3.3 有双半径圆弧过渡台肩的圆轴的扭转 119

参考文献 122

第四章 孔 124

4.1 拉伸 124

4.1.1 有一个圆孔的无限大板的单向和双向拉伸(或压缩) 124

4.1.2 近板边有一个圆孔的半无限大板的拉伸 125

4.1.3 近板边有一个圆孔的半无限大板孔内受均匀内压 126

4.1.4 近板边有一个圆孔的半无限大板侧边受均匀压力 126

4.1.5 有一个中心圆孔的有限宽板的拉伸 127

4.1.6 有一个中心圆孔的有限大板的拉伸 129

4.1.7 有一个偏心圆孔的板条的拉伸 130

4.1.8 有一个圆孔的圆柱壳的拉伸 131

4.1.9 有一个圆孔的圆柱壳受内压 133

4.1.10 有一个椭圆孔的无限大板的双向拉伸(或压缩) 134

4.1.11 近板边有一个椭圆孔的半无限大板的拉伸 135

4.1.12 有一个椭圆孔的有限宽板的拉伸 136

4.1.13 有一个圆孔或椭圆孔的球壳受内压 137

4.1.14 有一个带圆角正方形孔的无限大板沿对角线方向的拉伸 138

4.1.15 有一个带圆角矩形孔(包括带圆角的正方形孔和卵圆孔)的无限大板的单向和双向拉伸 139

4.1.16 有一个带圆角矩形孔的板条的拉伸 142

4.1.17 有一个两端为半圆的直长孔(卵圆孔，长轴垂直于板边)的板条的拉伸 144

4.1.19 直裂纹端有两个圆孔的无限大板沿垂直于裂纹方向的拉伸 146

4.1.20 有一个带半圆瓣圆孔的无限大板和有限宽板的拉伸 147

4.1.21 有一个带圆角等边三角形孔的无限大板的单向和双向拉伸 149

4.1.22 有一个带圆角等边三角形孔的板条的拉伸 150

4.1.23 有一个偏心圆孔的圆板或圆筒孔内受均匀内压 151

4.1.24 有一个球洞的无限体的拉伸 152

4.1.25 有一个球洞的半无限体的拉伸 153

4.1.26 有一个表面球洞的半无限体的拉伸 154

4.1.27 有一个椭球洞的无限体的拉伸 155

4.1.28 有一个中心球洞的圆杆和无限大厚板的单向和双向拉伸 157

4.1.29 有一个横向圆孔的圆杆或圆管的拉伸 159

4.1.30 有两个等直径圆孔的无限大板的单向和双向拉伸 159

4.1.31 有两个等直径圆孔的无限大板在与两孔中心连线成45°方向的拉伸 164

4.1.32 有两个不等直径圆孔的无限大板的单向和双向拉伸 164

4.1.33 有两个等直径圆孔的板条(圆孔中心连线垂直于板边)的拉伸 167

4.1.34 有两个等直径圆孔的板条(圆孔中心连线平行于板边)的拉伸 170

4.1.35 有三个等直径圆孔的无限大板的单向和双向拉伸 170

4.1.36 有一排等直径圆孔的无限大板的单向和双向拉伸 174

4.1.37 有两排等直径圆孔的无限大板的拉伸 177

4.1.38 有多个按正方形排列的圆孔的无限大板的单向和双向拉伸 178

4.1.39 有多个按斜正方形排列的圆孔的无限大板的单向和双向拉伸 181

4.1.40 有多个按等边三角形排列的圆孔的无限大板的单向和双向拉伸(一) 184

4.1.41 有多个按等边三角形排列的圆孔的无限大板的单向和双向拉伸(二) 188

4.1.42 有六个按环形排列的圆孔的圆板沿径向作用集中力 191

4.1.43 有一个或多个不同配置的圆孔的无限大板孔内受均匀内压 191

4.1.44 有三、四、七个按环形配置的圆孔的圆盘孔内受均匀内压 193

4.1.45 有三个等椭圆孔的无限大板的单向和双向拉伸 194

4.1.46 有一排等椭圆孔的无限大板的拉伸 200

4.1.47 有两侧加强圆孔的无限大板的单向和双向拉伸 201

4.1.48 有两侧加强圆孔的有限宽板的拉伸 205

4.1.49 有一侧加强圆孔的有限宽板的拉伸 208

4.1.50 有两侧加强等边三角形孔的无限大板的拉伸 210

4.2 弯曲 212

4.2.1 有一个圆孔的无限大板的面内弯曲 212

4.2.2 有一个圆孔的无限大板的横向弯曲 212

4.2.3 有一个中心圆孔的有限宽板的面内弯曲 213

4.2.4 有一个中心圆孔的有限宽板的横向弯曲 214

4.2.5 有一个偏心圆孔的板条的面内弯曲 215

4.2.6 有一个中心椭圆孔的有限宽板的面内弯曲 217

4.2.7 有一个两端为半圆的直长孔(卵圆孔，长轴垂直于板边)的板条的面内弯曲 218

4.2.8 有一个两端为半圆的直长孔(卵圆孔，长轴平行于板边)的板条的面内弯曲 219

4.2.9 有一个带圆角矩形孔的板条的面内弯曲 220

4.2.10 有一个横向圆孔的圆杆或圆管的弯曲 222

4.2.11 有两个等直径圆孔的无限大板的面内弯曲 223

4.3.1 有一个圆孔的无限大板的剪切 224

4.3 剪切和扭转 224

4.3.2 有一个中心圆孔的有限大板的剪切 225

4.3.3 有一个椭圆孔的无限大板的剪切 226

4.3.4 有一个带圆角矩形孔的无限大板的剪切 227

4.3.5 有一个球洞的无限体的剪切 228

4.3.6 有一个椭球洞的无限体的剪切 229

4.3.7 有两个等直径圆孔的无限大板的剪切 230

4.3.8 有一排等直径圆孔的无限大板的剪切 231

4.3.9 有一个圆孔的无限大板的扭转 232

4.3.10 有一个横向圆孔的圆杆或圆管的扭转 232

参考文献 234

第五章 典型工程元件 238

5.1 带键槽的轴 238

5.1.1 带键槽轴的弯曲 238

5.1.2 带键槽轴的扭转 239

5.1.3 带键槽轴的弯曲和扭转 241

5.1.4 纵向有两个半圆槽的空心圆轴的扭转 242

5.2 花键轴 242

5.3 轮齿 243

5.4 T形头构件 247

5.5 曲杆 251

5.6 螺旋弹簧 252

5.6.1 钢丝截面为圆形或方形的螺旋弹簧的拉伸或压缩 252

5.6.2 钢丝截面为矩形的螺旋弹簧的拉伸或压缩 253

5.6.3 螺纹弹簧的扭转 255

5.7 曲轴 256

5.8 U形构件 258

5.9 角形和箱形截面梁 259

5.10.1 有中心孔的旋转圆盘 260

5.10 有孔的旋转圆盘 260

5.10.2 有偏心孔的旋转圆盘 262

5.11 圆环或空心滚子 263

5.12 圆筒 264

5.13 有准球形底的圆筒形容器 265

5.14 筒壁有小圆孔的厚壁圆筒 266

5.15 耳片 267

5.15.1 耳片的轴向拉伸 267

5.15.2 耳片的偏心拉伸 269

5.16 一侧有台肩平面的圆轴 275

5.16.1 一侧有台肩平面的圆轴的弯曲 275

5.16.2 一侧有台肩平面的圆轴的扭转 276

参考文献 277