第四章 弯曲内力解析
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第4章 弯曲内力杆件在外力作用下,横截面上将产生轴力、剪力、扭矩、弯矩等内力分量。
在很多情况下,内力分量沿杆件的长度方向分布不是均匀的。
研究强度问题,需要知道哪些横截面可能最先发生失效,这些横截面称为危险面,内力分量最大的横截面就是首先需要考虑的危险面。
为了确定内力分量最大的横截面,必须知道内力分量沿着杆件的长度方向是如何分布的,杆件的内力图就是表示内力分量变化的图形。
4.1 基本概念和基本方法4.1.1 整体平衡与局部平衡确定外力作用下杆件横截面上的内力分量,重要的是正确应用平衡的概念和平衡的方法。
这一点与静力分析中的概念和方法相似,但又不完全相同,主要区别在于:在静力分析中只涉及整个系统或单个构件的平衡,不仅要涉及构件系统以及单个构件的平衡,而且还要涉及构件的局部平衡,因此,需要将平衡的概念加以扩展和延伸。
弹性杆件在外力作用下若保持平衡,则从其上截取的任意部分也必须保持平衡。
前者称为整体平衡或总体平衡(overall equilibrium),后者称为局部平衡(local equilibrium)。
整体是指杆件所代表的某一构件,局部是指可以是用一截面将杆截成的两部分中的任一部分,也可是无限接近的两个截面所截出的一微段,还可以是围绕某一点截取的微元或微元的局部。
这种整体平衡与局部平衡的关系,不仅适用于弹性杆件,而且适用于所有弹性体,因而可以称为弹性体平衡原理(equilibrium principle for elastic body)。
4.1.2 内力与外力的关系应用截面法,可以求出杆件任意截面上的内力,其内力与作用在该截面一侧局部杆件上的外力相平衡。
我们可以发现,当杆件上的外力(包括载荷与约束力)沿杆的轴线方向发生突变时,内力也将发生改变。
外力突变是指有集中力、集中力偶作用,或者分载荷间断或分布载荷集度发生突变的情形。
外力改变,内力随之改变,如果两个外力作用点之间的杆件上没有其他外力作用,则这一段杆件所有横截面上的内力都一样,可以用一个数学方程或同一曲线描述。