1、1、內(nèi)力、內(nèi)力 指由外力作用所引起的、物體內(nèi)相鄰部分之間分布內(nèi)指由外力作用所引起的、物體內(nèi)相鄰部分之間分布內(nèi)力系的合成（附加內(nèi)力）。力系的合成（附加內(nèi)力）。2、截面法、截面法（1）研究桿件內(nèi)力常用的方法是：截面法。）研究桿件內(nèi)力常用的方法是：截面法。（2）截面法的定義）截面法的定義（3）步驟：截開(kāi)）步驟：截開(kāi) 取脫離體取脫離體 畫(huà)受力圖畫(huà)受力圖 列平衡方程列平衡方程一、桿件1、定義：構(gòu)件的長(zhǎng)度尺寸較橫向尺寸大 很多。2、分類：等截面桿、變截面桿、直桿、曲桿、等直桿二、桿件變形1、軸向拉伸或壓縮2、剪切3、扭轉(zhuǎn)4、彎曲11 軸向拉壓的內(nèi)力軸向拉壓的內(nèi)力軸力軸力一、概念一、概念軸向拉壓的變形特點(diǎn)：

2、軸向拉壓的變形特點(diǎn)：桿的變形主要是軸向伸縮，伴隨橫向 縮擴(kuò)。軸向拉伸：桿的變形是軸向伸長(zhǎng)，橫向縮短。軸向壓縮：桿的變形是軸向縮短，橫向變粗。軸向壓縮，對(duì)應(yīng)的力稱為壓力。軸向壓縮，對(duì)應(yīng)的力稱為壓力。軸向拉伸，對(duì)應(yīng)的力稱為拉力。軸向拉伸，對(duì)應(yīng)的力稱為拉力。力學(xué)模型如圖力學(xué)模型如圖PPPP工工程程實(shí)實(shí)例例二、二、二、截面法二、截面法 軸力軸力 內(nèi)力的計(jì)算是分析構(gòu)件強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性等問(wèn)題的基礎(chǔ)。求內(nèi)力的一般方法是截面法。1. 截面法的基本步驟：截面法的基本步驟：切開(kāi)切開(kāi)：在所求內(nèi)力的截面處，假想地用截面將桿件一分為二。代替代替：任取一部分，其棄去部分對(duì)留下部分的作用，用作用 在截開(kāi)面上相應(yīng)的內(nèi)力（力

3、或力偶）代替。平衡平衡：對(duì)留下的部分建立平衡方程，根據(jù)其上的已知外力來(lái) 計(jì)算桿在截開(kāi)面上的未知內(nèi)力（此時(shí)截開(kāi)面上的內(nèi)力 對(duì)所留部分而言是外力）。2. 軸力軸力軸向拉壓桿的內(nèi)力，用軸向拉壓桿的內(nèi)力，用N 表示。表示。例如： 截面法求N。 0 X0 NPNP APP簡(jiǎn)圖APPPAN截開(kāi)：截開(kāi)：代替：代替：平衡：平衡：反映出軸力與截面位置變化關(guān)系，較直觀；確定出最大軸力的數(shù)值及其所在橫截面的位置，即確定危險(xiǎn)截面位置，為強(qiáng)度計(jì)算提供依據(jù)。三、三、 軸力圖軸力圖 N (x) 的圖象表示。的圖象表示。3. 軸力的正負(fù)規(guī)定軸力的正負(fù)規(guī)定: : N 背離截面,為正軸力(拉力)N指向截面,為負(fù)軸力(壓力)N 0

4、NNN 0NNNxP+意意義義（1）對(duì)）對(duì)AB段而言，段而言，NAB=40KN（拉力）（拉力）（2）對(duì)）對(duì)BC段而言，段而言，NBC=40-20=20KN （拉力）（拉力）（3）對(duì)）對(duì)CD段而言，段而言，NCD=60KN （拉力）（拉力）40KN20KN60KN（1）對(duì)）對(duì)AB段而言，段而言，NAB=50-20-10=20KN（壓力）（壓力）（2）對(duì)）對(duì)BC段而言，段而言，NBC=50-10=40KN （壓力）（壓力）（3）對(duì)）對(duì)CD段而言，段而言，NCD=10KN （拉力）（拉力）例例1 圖示桿的A、B、C、D點(diǎn)分別作用著大小為5P、8P、4P、 P 的力，方向如圖，試畫(huà)出桿的軸力圖。解：

5、求OA段內(nèi)力N1：設(shè)置截面如圖ABCDPAPBPCPDOABCDPAPBPCPDN10 X01DCBAPPPPN 04851PPPPNPN21同理，求得AB、BC、CD段內(nèi)力分別為： N2= 3PN3= 5PN4= P軸力圖如右圖BCDPBPCPDN2CDPCPDN3DPDN4Nx2P3P5PP+一、應(yīng)力的概念一、應(yīng)力的概念 12 橫截橫截面上的正應(yīng)力面上的正應(yīng)力問(wèn)題提出：?jiǎn)栴}提出：PPPP1. 內(nèi)力大小不能衡量構(gòu)件強(qiáng)度的大小。2. 強(qiáng)度：內(nèi)力在截面分布集度應(yīng)力； 材料承受荷載的能力。1. 定義：定義：由外力引起的內(nèi)力。2. 單位：Pa(帕帕) 和 MPa(兆帕兆帕)1MPa=106Pa=1N

6、/mm21Pa=1N/m2均勻材料、均勻變形，內(nèi)力當(dāng)然均勻分布。2. 拉伸應(yīng)力：拉伸應(yīng)力：sFNPAFN s軸力引起的正應(yīng)力 s s ： 在橫截面上均布。危險(xiǎn)截面：內(nèi)力最大的面，截面尺寸最小的面。危險(xiǎn)點(diǎn)：應(yīng)力最大的點(diǎn)。3. 危險(xiǎn)截面及最大工作應(yīng)力：危險(xiǎn)截面及最大工作應(yīng)力：)()(max( NmaxxAxFs1 13 3 拉壓桿的強(qiáng)度計(jì)算拉壓桿的強(qiáng)度計(jì)算1幾種應(yīng)力的概念幾種應(yīng)力的概念1、工作應(yīng)力：應(yīng)力值是在荷載作用下產(chǎn)生的。、工作應(yīng)力：應(yīng)力值是在荷載作用下產(chǎn)生的。2、極限應(yīng)力：當(dāng)工作應(yīng)力超過(guò)一定限度時(shí)，構(gòu)件、極限應(yīng)力：當(dāng)工作應(yīng)力超過(guò)一定限度時(shí)，構(gòu)件就要破壞。這個(gè)發(fā)生破壞的應(yīng)力限度叫極限應(yīng)就要破壞

7、。這個(gè)發(fā)生破壞的應(yīng)力限度叫極限應(yīng)力或危險(xiǎn)應(yīng)力。用力或危險(xiǎn)應(yīng)力。用u 表示。表示。3、許用應(yīng)力：極限應(yīng)力除以大于、許用應(yīng)力：極限應(yīng)力除以大于1的安全系數(shù)的安全系數(shù)n作作為工作應(yīng)力的最高限度。用為工作應(yīng)力的最高限度。用表示。表示。AFN s nuss )()(max( maxssxAxN其中：s-許用應(yīng)力， smax-危險(xiǎn)點(diǎn)的最大工作應(yīng)力。設(shè)計(jì)截面尺寸：設(shè)計(jì)截面尺寸：maxminsNA maxsAN三、依強(qiáng)度準(zhǔn)則可進(jìn)行三種強(qiáng)度計(jì)算三、依強(qiáng)度準(zhǔn)則可進(jìn)行三種強(qiáng)度計(jì)算 保證構(gòu)件不發(fā)生強(qiáng)度破壞并有一定安全余量的條件準(zhǔn)則。 maxss校核強(qiáng)度：校核強(qiáng)度：許可載荷：許可載荷： 二、強(qiáng)度準(zhǔn)則二、強(qiáng)度準(zhǔn)則混凝土橋

8、墩要求承受400kN的軸向壓力，橋墩的橫截面積為400600mm2，許用應(yīng)力為6 ,試校核其強(qiáng)度。解： 軸力：N = 400kNMPa67.1600400104003maxANs應(yīng)力：強(qiáng)度校核： 6MPa1.67MPamaxss結(jié)論：此桿滿足強(qiáng)度要求，能夠正常工作。MPa例例 已知一圓桿受拉力P =25 k N，直徑 d =14mm，許用應(yīng)力 s=170MPa，試校核此桿是否滿足強(qiáng)度要求。解： 軸力：N = P =25kNMPa1620140143102544232max.d PANs應(yīng)力：強(qiáng)度校核： 170MPa162MPamaxss結(jié)論：此桿滿足強(qiáng)度要求，能夠正常工作。1 15 5 材料在

9、拉伸和壓縮時(shí)的力學(xué)性能材料在拉伸和壓縮時(shí)的力學(xué)性能一、試驗(yàn)條件及試驗(yàn)儀器一、試驗(yàn)條件及試驗(yàn)儀器1 1、試驗(yàn)條件：常溫、試驗(yàn)條件：常溫(20)(20)；靜載（及其緩慢地加載）；靜載（及其緩慢地加載）； 標(biāo)準(zhǔn)試件標(biāo)準(zhǔn)試件: :dh力學(xué)性能：材料在外力作用下表現(xiàn)的有關(guān)強(qiáng)度、變形方面的特性。35 . 1dhl0=10d0l0= 5d025l0tb2 2、試驗(yàn)儀器：萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)；變形儀（常用引伸儀）。、試驗(yàn)儀器：萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)；變形儀（常用引伸儀）。27EEAPLLs二、低碳鋼試件的拉伸圖二、低碳鋼試件的拉伸圖( (P- - L圖圖) )三、低碳鋼試件的應(yīng)力三、低碳鋼試件的應(yīng)力-應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線( (

10、s s - 圖圖) )EAPLL ( (一一) ) 低碳鋼拉伸的彈性階段低碳鋼拉伸的彈性階段 ( (oe段段) )1 1、op - - 比例段比例段: : s sp - - 比例極限比例極限EstgE2 2、pe - -曲線段曲線段: : s se - - 彈性極限彈性極限)(nfs( (二二) ) 低碳鋼拉伸的屈服低碳鋼拉伸的屈服( (流動(dòng)）階段流動(dòng)）階段 ( (es 段段) ) e s - -屈服屈服段段: : s ss - -屈服極限屈服極限滑移線：滑移線：塑性材料的失效應(yīng)力塑性材料的失效應(yīng)力: :s ss s 。(失去抵抗變形的能力）、卸載定律：、卸載定律：、s s-強(qiáng)度強(qiáng)度極限極限、冷作硬化：、冷作硬化：( (三三) )、低碳鋼拉伸的強(qiáng)化階段、低碳鋼拉伸的強(qiáng)化階段 ( ( 段段) ) 材料的比例極限增高，延伸率降低，稱之為冷作硬化或加工硬化。材料在卸載過(guò)程中應(yīng)力和應(yīng)變是線形關(guān)系，這就是卸載定律。(恢復(fù)抵抗變形的能力）( (四四) )、低碳鋼拉伸的頸縮（斷裂）階段、低碳鋼拉伸的頸縮（斷裂）階段 ( (b f 段段) ) 33對(duì)于對(duì)于Q235A鋼，鋼， = (60一一70)。1 1、延伸率、延伸率: : 001100L