[理学]轴向拉伸与压缩的概念与实例.pdf

第二章 拉伸、压缩 与剪切 2.1 轴向拉伸与压缩的概念与实例 液压传动机构中的活塞杆在 油压和工作阻力作用下受拉 2.1 轴向拉伸与压缩的概念与实例 内燃机的连杆在燃 气爆发冲程中受压 2.1 轴向拉伸与压缩的概念与实例 受力特征： 杆受一对大小相等、方向相反的纵向力, 力的作用 线与杆轴线重合。 变形特征： 沿轴线方向伸长或缩短, 横截面沿轴线平行移动, 伴 随横向收缩或膨胀。 2.1 轴向拉伸与压缩的概念与实例 力学模型如图 F F 轴向拉伸, 对应的力称为拉力。 F F 轴向压缩, 对应的力称为压力。 2.2 轴向拉伸或压缩时横截面上的内力和应力 2.2.1 内力 物体在受到外力作用而变形时, 其内部各质点间的相对 位置将有变化。与此同时, 各质点间相互作用的力也发 生了改变。上述相互作用力由于物体受到外力作用而 引起的改变量, 就是材料力学中所研究的内力。 由于已假设物体是均匀连续的可变形固体, 因此在物体 内部相邻部分之间相互作用的内力, 实际上是一个连续 分布的内力系, 而将分布内力系的合成( 力或力偶), 简 称为内力。也就是说, 内力是指由外力作用所引起的、 物体内相邻部分之间分布内力系的合成。 2.2 轴向拉伸或压缩时横截面上的内力和应力 显示拉(压)杆横截面上的内力, 沿m-m假想地把杆件分成两部分, 杆件左右两段在m-m 上相互作用的内力是一个分布力系, 其合力 为FN 。 m F F m m F N F } x m m FN { F m 由左段的平衡方程得： ΣFx 0, FN =− F 0 FN F 2.2 轴向拉伸或压缩时横截面上的内力和应力 2.2.2 轴力 因为外力F 的作用线与杆件轴线重合, 内力的合力FN 的 作用线也必然与杆件的轴线重合, 所以FN 称为轴力。习 惯上, 把拉伸时的轴力规定为正, 压缩时的轴力规定为 负。 2.2.3 轴力图 用平行于杆轴线的坐标表示横截面的位置, 用垂直于杆 轴线的坐标表示横截面上的轴力数值, 从而绘出表示轴 力与横截面位置关系的图线, 称为轴力图。将正的轴力 画在上侧, 负的画在下侧。 例：一等直杆其受力情况如图所示, 作杆的轴力图。 40kN 55kN 25kN 20kN A