第二章内力与内力图
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第二章 杆件的内力与内力图§2-1 杆件内力的概念与杆件变形的基本形式一、杆件的内力与内力分量内力是工程力学中一个非常重要的概念。
内力从广义上讲,是指杆件内部各粒子之间的相互作用力。
显然,无荷载作用时,这种相互作用力也是存在的。
在荷载作用下,杆件内部粒子的排列发生了改变,这时粒子间相互的作用力也发生了改变。
这种由于荷载作用而产生的粒子间相互作用力的改变量,称为附加内力,简称内力。
需要指出的是:受力杆件某横截面上的内力实际上是分布在截面上的各点的分布力系,而工程力学分析杆件某截面上的内力时,一般将分布内力先表示成分布内力向截面的形心简化所得的主矢分量和主矩分量进行求解,而内力的具体分布规律放在下一步(属于本书第二篇中的内容)考虑。
受力杆件横截面上可能存在的内力分量最多有四类六个:轴力N F 、剪力y Q F )(和z Q F )(、扭矩x M 、弯矩y M 和z M 。
轴力N F 是沿杆件轴线方向(与横截面垂直)的内力分量。
剪力y Q F )(和z Q F )(是垂直于杆件轴线方向(与横截面相切)的内力分量。
扭矩xM 是力矩矢量沿杆件轴线方向的内力矩分量。
弯矩y M 和z M 是力矩矢量与杆件轴线方向垂直的内力矩分量。
二、杆件变形的基本形式实际的构件受力后将发生形状、尺寸的改变,构件这种形状、尺寸的改变称为变形。
杆件受力变形的基本形式有四种:轴向拉伸和压缩、扭转、剪切、弯曲。
1、轴向拉伸和压缩变形轴向拉伸和压缩简称为轴向拉压。
其受力特点是:外力沿杆件的轴线方向。
其变形特点是:拉伸——沿轴线方向伸长而横向尺寸缩小,压缩——沿轴线方向缩短而横向尺寸增大,如图4-1所示。
轴向受拉的杆件称为拉杆,轴向受压的杆件压杆。
图2-1 图2-2 土木工程结构中的桁架,由大量的拉压杆组成,如图2-2所示。
内燃机中的连杆、压缩机中的活塞杆等均属此类。
它们都可以简化成图2-1所示的计算简图。
2、剪切变形工程中的拉压杆件有时是由几部分联接而成的。