工程力学轴向拉伸压缩概述课件

工程力学轴向拉伸压缩概述

传统具有柱、梁、檩、椽的木制房屋结构古代建筑结构建于隋代（605年）的河北赵州桥桥长64.4米，跨径37.02米，用石2800吨一、材料力学与工程应用4.1概述建于辽代（1056年）的山西应县佛宫寺释迦塔塔高9层共67.31米，用木材7400吨900多年来历经数次地震不倒，现存唯一木塔古代建筑结构4.1概述四川彩虹桥坍塌4.1概述美国纽约马尔克大桥坍塌比萨斜塔4.1概述1、构件：工程结构或机械的每一组成部分。（例如：行车结构中的横梁、吊索等）

理论力学—研究刚体，研究力与运动的关系。

材料力学—研究变形体，研究力与变形的关系。二、基本概念当结构物或机械工作时，这些构件就会承受一定的载荷（load）即力的作用.4.1概述2、变形：在外力作用下，固体内各点相对位置的改变。(宏观上看就是物体尺寸和形状的改变）塑性变形(残余变形)—

外力解除后不能消失

弹性变形—

随外力解除而消失｛4.1概述强度：在载荷作用下，构件抵抗破坏的能力。刚度：在载荷作用下，构件抵抗变形的能力。3承载能力结构物或机械要正常工作，要求组成它们的构件有足够的承担载荷的能力——承载能力

衡量构件承载能力的三个主指标：

4.1概述稳定性：在载荷作用下，构件保持原有平衡状态的能力。

强度、刚度、稳定性是衡量构件承载能力的三个方面，材料力学就是研究构件承载能力的一门科学。

4.1概述

研究构件的强度、刚度和稳定性,还需要了解材料的力学性能。因此在进行理论分析的基础上，实验研究是完成材料力学的任务所必需的途径和手段。

材料力学的任务就是在满足强度、刚度和稳定性的要求下，为设计既安全又经济的构件，提供必要的理论基础和计算方法。三、材料力学的任务若：构件横截面尺寸不足或形状不合理,或材料选用不当___不满足上述要求,

不能保证安全工作.若：不恰当地加大横截面尺寸或选用优质材料___增加成本,造成浪费均不可取}4.1概述四、变形固体的基本假设1、连续性假设：认为整个物体体积内毫无空隙地充满物质

在外力作用下，一切固体都将发生变形，故称为变形固体。在材料力学中，对变形固体作如下假设：灰口铸铁的显微组织球墨铸铁的显微组织4.1概述2、均匀性假设：认为物体内的任何部分，其力学性能相同普通钢材的显微组织优质钢材的显微组织4.1概述ABCFδ1δ2

如右图，δ远小于构件的最小尺寸，所以通过节点平衡求各杆内力时，把支架的变形略去不计。计算得到很大的简化。4、小变形与线弹性范围3、各向同性假设：认为在物体内各个不同方向的力学性能相同（沿不同方向力学性能不同的材料称为各向异性材料。如木材、胶合板、纤维增强材料等）认为构件的变形极其微小，比构件本身尺寸要小得多。小变形前提允许以变形前的受力分析代替变形后的受力分析4.1概述构件的分类：杆件、板壳*、块体*材料力学主要研究杆件等截面直杆——等直杆五、材料力学的研究对象直杆——

轴线为直线的杆曲杆——

轴线为曲线的杆{等截面杆——横截面的大小形状不变的杆变截面杆——横截面的大小或形状变化的杆{4.1概述15板壳块体杆件杆：空间一个方向的尺度远大于其它两个方向的尺度，这种弹性体称为杆（bar)板：空间一个方向的尺度远小于其它两个方向的尺度，且各处曲率均为零，这种弹性体称为板Plate

壳：空间一个方向的尺度远小于其它两个方向的尺度，且至少有一方向的曲率不为零，这种弹性体称为壳shell。体：空间三个方向且有相同量级的尺度，这种弹性体称为体body。拉压变形拉伸（压缩）、剪切、扭转、弯曲杆件的基本变形：六、杆件变形的基本形式4.1概述剪切变形4.1概述扭转变形杆件变形的基本形式4.1概述§4.2轴线拉伸与压缩的概念一、轴向拉压的工程实例

§4.2轴线拉伸与压缩的概念§4.2轴线拉伸与压缩的概念二、轴向拉压的概念1受力特点：FN1FN1FN2FN2外力合力作用线与杆轴线重合。ABCF§4.2轴线拉伸与压缩的概念2变形特点：杆沿轴线方向伸长或缩短。拉（压）杆的受力简图FF拉伸FF压缩以轴向拉压为主要变形的杆件，称为拉压杆或轴向承载杆。以拉压变形为主的杆件。杆：一、内力与截面法：1、内力的定义：在外力作用下，构件内部各部分之间因相对位置改变而引起的附加的相互作用力——附加内力。2、内力的特点：①连续分布于截面上各处；②随外力的变化而变化。3、截面法：用以显示和求解内力的方法，其步骤为：①截开：②代替：③平衡：分为两部分，在待求内力的截面处假想地将构件截用内力代替弃去部分对脱离体的作用；——通常为分布内力系对脱离体列出平衡方程。－脱离体；取其中一部分为研究对象mm截面法

-基本方法1、截开

在所求内力的截面处，假想地用截面将杆件一分为二。mmmmmm2、代替

任取一部分为研究对象，其抛掉的另一部分对留下部分的作用力，用作用在截面上相应的内力代替。3、平衡

对留下的部分建立平衡方程，根据其上的已知外力来计算杆在截面上的未知内力（此时截面上的内力对所留部分而言是外力）。mmmmmm

1、截面法求内力FFmmFFNFFN(1)假想沿m-m横截面将切开(2)留下左半段或右半段(3)将弃去部分对留下部分

的作用用内力代替(4)对留下部分写平衡方程求出内力即轴力的值二、截面法求轴向拉压杆横截面上的内力mmFFN1）截开mmFF2）代替1.截面法3）平衡FN

=FFN

若取右侧为研究对象，则在截面上的轴力与左侧上的轴力数值相等而指向相反.mmFFmmFFNmFm2、轴力：截面上的内力FFmmFFNFFN由于外力的作用线与杆件的轴线重合，内力的作用线也与杆件的轴线重合。所以称为轴力。§4.3轴向拉伸或压缩时横截面上的内力3、轴力的符号规定：压缩—压力，其轴力为负值。方向指向所在截面。拉伸—拉力，其轴力为正值。方向背离所在截面。FNFFFN（＋）FNFFFN（－）4、轴力图：+FNx①直观反映轴力与截面位置变化关系；②确定出最大轴力的数值及其所在位置，即确定危险截面位置，为强度计算提供依据。5、轴力图的意义轴力沿轴线变化的图形FF已知F1=10kN；F2=20kN；F3=35kN；F4=25kN;试画出图示杆件的轴力图。11例题4.1FN1F1解：1、计算各段的轴力。F1F3F2F4ABCD2233FN3F4FN2F1F2AB段BC段CD段2、绘制轴力图