第二章 拉压杆

如题所述


第二章:解构杆件:拉压与内力的奥秘</


在工程世界里,杆件的变形种类繁多,它们是结构力学的基石。首先,让我们来探索一下杆件的基本变形类型:



    轴向拉压与压缩</: 当杆件承受的合力沿着其轴线作用,我们称之为拉压或压缩。这种变形的特点是杆件在轴线方向上被拉伸或压缩,对于主要承受这类力的杆件,我们称之为拉压杆。
    剪切</: 当两侧力作用线接近,杆件发生沿这两个力之间的截面错动,这是剪切变形。它反映了杆件抵抗剪切的能力。
    扭转</: 当外力偶与杆件轴线垂直时,杆件各截面围绕轴线转动,这便是扭转。这种变形展示了杆件抵抗旋转的力量。
    弯曲</: 当外力与杆件轴线垂直,作用于轴线所在的平面,杆件的轴线发生弯曲。弯曲变形是衡量材料刚性的关键指标。

实际上,杆件往往经历多种变形的共同作用,这种复杂情况被称为组合变形,它需要更精细的分析方法来理解和处理。


接着,我们深入了解内力,它是在外力作用下,杆件内部各部分之间的相互作用力。轴力是内力的一个重要分支:



    内力与截面法</: 内力是解决结构强度、刚度和稳定性问题的核心。截面法是材料力学中揭示内力分布的关键工具。通过假想截面分析,我们可以将复杂的内部力转化为易于处理的外力。
    轴力和轴力图</: 轴力是沿着杆件轴线的内力,正向为拉伸,负向为压缩。轴力图描绘了轴力随截面位置变化的动态过程。通过简单的平衡原理,我们能快速建立轴力图,直观呈现杆件受力情况。

应力则是衡量杆件截面单位面积上力的强度,计算公式基于轴力和截面面积。值得注意的是,应力在杆件端部可能非均匀分布,但通常只影响局部区域,这需要深入理解圣维南原理,这部分暂且不详述。


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