1 .轴力与轴向变形 轴向拉(压)杆件横截面上的内力只有轴力,轴力可采用截面法求得。轴力的正负号一般规定为:拉力为正,压力为负。轴力沿杆轴方向的变化采用轴力图表示。 依据平面假设,轴向拉(压)杆件的变形沿整个横截面是均匀的,
因而应力在横截面上也是均匀分布的(图 3-8)。横截面上应力的计算式为: 式中 N 一轴力; A ― 横截面面积。 在弹性变形范围内,轴向拉(压)杆的伸长(缩短)量与杆所受轴力、杆的长度成正比,与杆的抗拉(压)刚度EA 成反比,即
2 .温度改变的影响 自然界中的物体普遍存在热胀冷缩的现象,杆件结构也是一样。例如图 3 -10 ( a )所示的杆件,若其温度升高Δt,因没有多余约束(即为静定),故杆件可以自由地伸缩,并不会产生内力或反力。 在温度改变作用下,杆件的伸长量 △l 与杆长 l 及温度改变量△t 成正比,即: 式中α一材料的线膨胀系数。
对于图 3一 10 ( b )的杆件,若温度升高△t,由于杆件两端固定(即为超静定),阻止了杆件的自由伸缩,这样杆内将产生温度应力。显然,如果该杆温度升高(△t> 0 ) ,则杆内将产生压力;若温度降低( △ t < 0 ) ,则杆内将产生拉力。
当杆件的某一截面受一对相距很近,方向相反的横向力作用时,杆件在该截面处将发生剪切变形。 例如图3-11所示的螺栓连接件,当钢板受拉力 P 作用时,螺栓将在截面m-m处承受剪力,并产生剪切变形。在实用计算中,通常假设螺栓受剪面上各处的剪应力都相等,即名义剪应力等于受剪面所承受的剪力除以受剪面的面积。
当然,上述连接件除螺栓横截面上承受较大的剪应力外,螺栓和钢板的接触面上还承受较大的挤压应力,钢板的 n 一 n 截面上还承受较大的拉应力。
1 . 扭矩与扭矩图 当杆件受一对转向相反,作用在垂直于杆轴线的两个平面内的外力偶作用时,杆件将发生扭转变形(图 3 一12 )。 受扭杆件的内力(扭矩)可采用截面法求得。扭矩的正负号一般规定为:当扭矩按右手螺旋法则指向横截面外法线时为正,反之为负。
2 .圆杆扭转时的应力和变形 圆杆(实心或空心)受扭时,各横截面只发生与其他横截面的相对转动,截面自身的形状、大小都不改变,仍保持为平面。 扭杆横截面上只有剪应力。圆形扭杆横截面上任一点的剪应力与该点到圆心的距离成正比,方向垂直于该点与圆心的连线。因此,整个横截面上的剪应力沿截面半径成三角形分布,如图 3 -14 所示。
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