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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