材料力学-拉、压杆件的变形分析
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杆件的四种基本变形杆件变形的基本形式有四种,分别是拉伸或压缩、剪切、扭转、弯曲。
根据材料力学的内容,长度远大于截面尺寸的构件称为杆件,杆件的受力有各种情况,相应的变形就有各种形式。
1、拉伸或压缩这类变形就是由大小成正比方向恰好相反,力的促进作用线与杆件轴线重合的一对力引发的。
在变形上整体表现为杆件长度的弯曲或延长。
横截面上的内力称作轴力。
横截面上的形变原产为沿着轴线逆向的也已形变。
整个横截面形变对数成正比。
2、剪切这类变形就是由大小成正比、方向恰好相反、力的促进作用线相互平行的力引发的。
在变形上整体表现为受剪杆件的两部分沿外力作用方向出现相对错动。
横截面上的内力称作剪力。
横截面上的形变原产为沿着杆件横截面平面内的的乌形变。
整个横截面形变对数成正比。
3、扭转这类变形就是由大小成正比、方向恰好相反、促进作用面都旋转轴杆轴的两个力偶引发的。
整体表现为杆件上的任一两个横截面出现拖轴线的相对旋转。
横截面上的内力称作扭矩。
横截面上的形变原产为沿着杆件横截面平面内的的乌形变。
越紧邻横截面边缘,形变越大。
4、弯曲这类变形由旋转轴杆件轴线的纵向力,或由涵盖杆件轴线在内的横向平面内的一对大小成正比、方向恰好相反的力偶引发,整体表现为杆件轴线由直线变为曲线。
横截面上的内力称作弯矩和剪力。
在旋转轴轴线的横截面上,弯矩产生旋转轴横截面的也已形变,剪力产生平行于横截面的乌形变。
另外,受弯构件的内力有可能只有弯矩,没剪力,这时称作氢铵抠构件。
越紧邻构件横截面边缘,弯矩产生的也已形变越大。
理论力学中的杆件的变形分析杆件在力学中扮演着重要的角色,广泛应用于各种工程领域。
在理论力学中,对于杆件的变形进行分析是十分重要的,它能帮助工程师和设计师预测和评估结构的性能和可靠性。
本文将介绍杆件的变形分析的基本原理和方法。
1. 弹性变形杆件受到外力作用时,会发生弹性变形。
在弹性变形情况下,杆件会迅速恢复到未受力状态,且不会发生永久形变。
弹性变形是基于胡克定律,即应力与应变成正比。
根据胡克定律,可以得到杆件的弹性形变的方程。
2. 杆件的拉伸和压缩当杆件受到拉伸或压缩作用时,会发生轴向变形。
在理论力学中,我们可以使用材料力学的知识来分析杆件的轴向变形。
拉伸和压缩是杆件最常见的变形形式,例如,建筑物的柱子或者桥梁的支撑杆件都会经历拉伸或压缩。
3. 杆件的弯曲当杆件受到弯曲力矩作用时,会发生弯曲变形。
弯曲是指杆件在垂直于其长度方向上发生形状改变。
在理论力学中,我们可以使用梁的理论来分析杆件的弯曲变形。
通过应力和应变的关系以及几何形状的考虑,可以计算出杆件在弯曲过程中的变形情况。
4. 杆件的扭转当杆件受到扭矩作用时,会发生扭转变形。
扭转是指杆件在一个固定的截面上,某一段杆件相对于其他段发生旋转。
通过扭转变形分析,我们可以计算出杆件在扭转过程中的变形情况。
杆件的变形分析对于在工程设计过程中非常重要。
通过对杆件的变形情况进行准确的分析,可以帮助工程师和设计师了解结构的性能和可靠性。
此外,在设计过程中,合理地选择材料和截面形状也是非常关键的,因为不同的材料和截面形状会直接影响杆件的变形情况。
总之,理论力学中的杆件的变形分析是一个复杂但重要的领域。
它涉及到弹性变形、拉伸和压缩、弯曲和扭转等不同类型的变形。
通过对杆件变形进行准确的分析,可以帮助工程师预测结构的行为,并确保结构的性能和安全性。
对于工程设计和结构优化来说,杆件的变形分析是一项必不可少的工作。
第2章 杆件的拉伸与压缩提要:轴向拉压是构件的基本受力形式之一,要对其进行分析,首先需要计算内力,在本章介绍了计算内力的基本方法——截面法。
为了判断材料是否会发生破坏,还必须了解内力在截面上的分布状况,即应力。
由试验观察得到的现象做出平面假设,进而得出横截面上的正应力计算公式。
根据有些构件受轴力作用后破坏形式是沿斜截面断裂,进一步讨论斜截面上的应力计算公式。
为了保证构件的安全工作,需要满足强度条件,根据强度条件可以进行强度校核,也可以选择截面尺寸或者计算容许荷载。
本章还研究了轴向拉压杆的变形计算,一个目的是分析拉压杆的刚度问题,另一个目的就是为解决超静定问题做准备,因为超静定结构必须借助于结构的变形协调关系所建立的补充方程,才能求出全部未知力。
在超静定问题中还介绍了温度应力和装配应力的概念及计算。
不同的材料具有不同的力学性能,本章介绍了塑性材料和脆性材料的典型代表低碳钢和铸铁在拉伸和压缩时的力学性能。
2.1 轴向拉伸和压缩的概念在实际工程中,承受轴向拉伸或压缩的构件是相当多的,例如起吊重物的钢索、桁架第2章 杆件的拉伸与压缩 ·9··9·2.2 拉(压)杆的内力计算2.2.1 轴力的概念为了进行拉(压)杆的强度计算,必须首先研究杆件横截面上的内力,然后分析横截面上的应力。
下面讨论杆件横截面上内力的计算。
取一直杆,在它两端施加一对大小相等、方向相反、作用线与直杆轴线相重合的外力,使其产生轴向拉伸变形,如图2.2(a)所示。
为了显示拉杆横截面上的内力,取横截面把m m −拉杆分成两段。
杆件横截面上的内力是一个分布力系,其合力为N F ,如图2.2(b)和2.2(c)所示。
由于外力P 的作用线与杆轴线相重合,所以N F 的作用线也与杆轴线相重合,故称N F 为轴力(axial force)。
由左段的静力平衡条件0X =∑有:()0+−=N F P ,得=N F P 。