土木工程力学02-内力、截面法、应力.ppt

*学习探究*学习探究*学习探究******土木工程力学第五章第三、四节内力、应力、变形、应变合肥铁路工程学校轨道车辆教研室剪切与挤压的概念温故知新学习探究知识强化课堂延伸提纲挈领本节课需要解决的问题:1、理解内力的概念；2、熟练掌握用截面法求构件的内力；3、理解应力和应变的概念。学习探究第三节内力截面法应力第四节变形和应变一、知识回顾1、杆件变形都有哪些基本形式？2、说明轴线的含义3、变形固体的三个基本假设第三节内力、截面法、应力一、内力：拔河时绳子内部之间有没有力的作用？什么样的绳子容易断裂？一、内力：杆件在外力作用下产生变形，从而杆件内部各部分之间就产生相互作用力。这种由外力引起的杆件内部之间的相互作用力，称为内力。1111外力F1F2F3F4内力一、内力：说明：外力与内力外力：作用在结构上的约束反力和荷载。内力：结构和构件在外力作用下，内部产生的作用力。内力特点：引起变形，传递外力，与外力平衡。注意：内力由外力引起，并与变形同时发生，随外力的增大而加大，当内力超过某一限度会导致构件的破坏。二、求内力的方法----截面法：①截开：用假设平面将构件在欲求内力处截开②取出：留下左半段或右半段③代替：将弃去部分对留下部分的作用用截面上的内力代替④平衡：对留下部分写平衡方程，求出内力的值。1111注意：用截面法求内力和上学期取分离体求约束反力的方法本质相同。这里取出的研究对象不是一个完整的物体，而是物体的一部分。必须指出：用截面法之前⑴一般不允许用力的可传性原理。⑵不允许用合力来代替力系的作用。⑶不允许把力偶在物体上移动。?FR?AK内力在横截面上的密集程度（集度）或单位面积上内力的大小称为该点的应力。三、应力：1、若?A面积上的内力是均匀的Pm称为平均应力?FR?AK总应力P是一个矢量，通常情况下，它既不与截面垂直，也不与截面相切。为了研究问题时方便起见，习惯上常将它分解为与截面垂直的分量σ和与截面相切的分量τ。三、应力：2、若?A面积上的内力是不均匀的P称为总应力或全应力。总应力p分解为与截面相切p?K?正应力σ剪应力τ与截面垂直（切应力）应力单位为牛顿/米2，称为帕斯卡，简称帕(Pa)。工程上常用兆帕(MPa)=Pa,或吉帕(GPa)=Pa。1Pa=1N/m21MPa=1N/mm2说明：（1）应力是针对受力杆件的某一截面上某一点而言的，所以提及应力时必须明确指出杆件、截面、点的名称。（2）应力是矢量，不仅有大小还有方向。（3）内力与应力的关系：内力在某一点处的集度为该点的应力；整个截面上各点处的应力总和等于该截面上的内力。二、变形与应变一、变形的概念杆件在载荷作用下，其几何形状和尺寸的改变称为变形。构件内某一点的变形程度，称为该点的应变。二、应变的概念■研究方法■线变形?是无量纲的量单元体：设想把构件分割成微小的正六面体■线应变单元体棱边边长的改变量du线变形du与单元体棱边dx的比值■切应变(剪应变)?也是无量纲的量，通常用rad（弧度）来度量。单元体相互垂直的棱边夹角的改变量?（读音：伽马）三、截面法的例题与练习例题1试求构件指定横截面上的内力CBF1F2A1122MF1=2KN，F2=2KN，M=1KNm例题1先求构件2-2横截面上的内力解：①截开：假设用一平面沿2-2横截面将构件截开。②取出：取构件的右边部分为研究对象。22CBF1F2A11MF1A22构件右部解：③代替：在构件A端有外力F1，欲使这部分构件平衡，2-2截面上必有左边部分构件施加的内力作用。设想2-2截面上受到来自左边构件施加的内力为：水平方向的力N。例题1先求构件2-2横截面上的内力F1A22CBF21122MN构件左部构件右部解：④平衡：根据二力平衡，列出平衡方程。例题1先求构件2-2横截面上的内力F1A22NBF1F2A1122M例题1再求构件1-1横截面上的内力解：①截开：假设用一平面沿1-1横截面将构件截开。②取出：仍然取构件的右边部分为研究对象。构件右部CF1F2A1122M