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第2章 轴向拉伸和压缩2.1 轴向拉伸和压缩的概念工程实际中，发生轴向拉伸或压缩变形的构件很多，例如，钢木组合桁架中的钢拉杆(如图2.1所示)和三角支架ABC (如图2.2所示)中的杆，作用于杆上的外力(或外力合力)的作用线与杆的轴线重合。
在这种轴向荷载作用下，杆件以轴向伸长或缩短为主要变形形式，称为轴向拉伸或轴向压缩。
以轴向拉压为主要变形的杆件，称为拉(压)杆。
图2.1 钢木组合桁架 图2.2 三角支架实际拉(压)杆的端部连接情况和传力方式是各不相同的，但在讨论时可以将它们简化为一根等截面的直杆(等直杆)，两端的力系用合力代替，其作用线与杆的轴线重合，则其计算简图如图2.3所示。
F (b)(a)(a)(b)(a)(b)图2.3 拉(压)杆计算简图本章主要研究拉(压)杆的内力、应力及变形的计算。
同时还将通过拉伸和压缩试验，来研究材料在拉伸与压缩时的力学性能。
2.2 轴力、轴力图在研究杆件的强度、刚度等问题时，都需要首先求出杆件的内力。
关于内力的概念及其计算方法，已在上一章中阐述。
如图 2.4(a)所示，等直杆在拉力的作用下处于平衡，欲求某横截面m —m 上的内力，按截面法，先假想将杆沿m —m 截面截开，留下任一部分作为脱离体进行分析，并将去掉部分对留下部分的作用以分布在截面m —m 上各点的内第2章 轴向拉伸和压缩9力来代替(如图 2.4(b)所示)。
对于留下部分而言，截面m —m 上的内力就成为外力。
由于整个杆件处于平衡状态，杆件的任一部分均应保持平衡。
于是，杆件横截面m —m 上的内力系的合力(轴力)N F 与其左端外力F 形成共线力系，由平衡条件0xF=∑，N 0F F -=得 N F F =(b)(a)mmNF }FF (a)(b)(a)m m }{FFFNF(b) (b)(a)mm NF }{FF F(c)图2.4 轴力N F 为杆件任一横截面上的内力，其作用线与杆的轴线重合，即垂直于横截面并通过其形心。
轴向拉伸与压缩的名词解释引言：
轴向拉伸与压缩是物理学领域中常见的概念，用于描述物体在力的作用下的变形情况。
本文将对轴向拉伸与压缩进行详细的解释与探讨。
一、轴向拉伸
轴向拉伸是指物体在受到拉力作用下沿着其长度方向发生的变形现象。
当外力作用于物体的两端，并朝外拉伸时，物体会在轴向上发生拉伸。
拉伸的大小可以通过物体的伸长率来衡量，伸长率定义为单位长度的伸长与初始长度之比。
轴向拉伸现象广泛应用于工程领域，例如建筑中的钢筋，拉伸试验中的拉力传感器等。
钢筋在混凝土中起到增强材料的作用，能够抵抗建筑物的拉力。
而拉力传感器则是一种能够测量外力大小的传感器，利用了材料的拉伸特性。
二、轴向压缩
轴向压缩是指物体在受到压力作用下沿着其长度方向发生的变形现象。
当外力作用于物体的两端，并朝内压缩时，物体会在轴向上发生压缩。
压缩的大小可以通过物体的压缩率来衡量，压缩率定义为单位长度的压缩与初始长度之比。
轴向压缩现象同样广泛应用于工程领域。
例如，桥梁中的墩柱、压缩试验中的压力传感器等。
墩柱是承受桥梁重力和交通荷载的重要结构部件，压缩试验中的压力传感器则是能够测量外力大小的传感器，利用了材料的压缩特性。
三、轴向拉伸与压缩的应用
轴向拉伸与压缩的应用十分丰富，不仅在工程领域中有广泛应用，在其他领域中也有其独特的应用价值。
1. 材料科学：轴向拉伸与压缩是材料性能研究的重要手段。
通过对材料在拉伸
和压缩条件下的变形进行测试，可以获得材料的各种力学性能参数，例如抗拉强度、抗压强度等。
这对材料的设计和应用具有重要的指导意义。
2. 生物医学：轴向拉伸与压缩在生物医学研究中具有重要的作用。
例如，在骨
骼生物力学研究中，可以通过对骨骼的拉伸和压缩测试，了解骨骼力学特性并分析疾病的发生机制。
3. 电子工程：轴向拉伸与压缩的特性也可以应用于电子工程领域。
例如，电子
产品中常使用弹性材料来保护内部电路。
这些材料可以在外力作用下发生轴向拉伸或压缩，起到减缓冲击力的作用。
结论：
轴向拉伸与压缩是物体在受到力作用下发生的变形现象，广泛应用于工程、材
料科学、生物医学和电子工程等领域。
对于理解和研究材料性质、设计和应用结构等方面具有重要意义。
掌握轴向拉伸与压缩的性质和特点，对于实际工作和学术研究都具有重要的指导意义。
