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摘要:本文主要介绍材料力学中的一些基本概念,外力、内力、应力、应变等。1 外力及其分类外力:来自构件外部的力(载荷、约束反力)。(1)按外力作用的方式分为表面力和体积力。体积力:连续分布于物体内部各点的力,...
本文主要介绍材料力学中的一些基本概念,外力、内力、应力、应变等。
1 外力及其分类
外力:来自构件外部的力(载荷、约束反力)。
(1)按外力作用的方式分为表面力和体积力。
体积力:连续分布于物体内部各点的力,如重力和惯性力。
表面力:分为分布力和集中力。
分布力:连续分布于物体表面上的力。如油缸内壁的压力,水坝受到的水压力等均为分布力。
集中力:若外力作用面积远小于物体表面的尺寸,可作为作用于一点的集中力。如火车轮对钢轨的压力等。
(2)按外力与时间的关系分为静载和动载。
静载:载荷缓慢地由零增加到某一定值后,就保持不变或变动很不显著,称为静载。
动载:载荷随时间而变化。如交变载荷和冲击载荷。
2 内力、截面法和应力
(1)内力和截面法
内力:外力作用引起构件内部的附加相互作用力。
内力的方法一般采用截面法。
例如:
下为一个钻床计算内力的例子。
(2)应力
应力:为了表示内力在一点处的强度,引入内力集度,即应力。应力是一个矢量,可分解为正应力和切应力。
3 变形与应变
(1)位移
构件在外力作用下,对于内部的单元,会同时发生刚性位移和变形位移。材料力学主要研究变形位移。
(2)变形
变形:物体内任意两点的相对位置发生变化。变形分为线变形和角变形。
(3)应变
与应力对应,应变分为正应变(线应变)和切应变(角应变)。下图为线应变和切应变的解释。
下为一个计算应变的例子。
4 杆件变形的基本形式
杆件变形的基本形式分为轴向拉伸和压缩、扭转、弯曲。构件的变形都可以简化为这三类变形,或它们的组合。
(1)轴向拉伸和压缩
直杆受到与轴线重合的外力作用时,杆的变形主要是轴线方向的伸长或缩短,这种变形称为轴向拉伸或压缩。
(2)扭转
直杆在垂直于轴线的平面内,受到大小相等、方向相反的力偶作用时,各横截面发生相对转动,这种变形称为扭转。
(3)弯曲
直杆受到垂直于轴线的外力或在包含轴线的平面内的力偶作用时,杆的轴线由直变弯,这种变形称为弯曲。
应力应变曲线