Kan du tydelig skille begrepene og forskjellene mellom indre kraft, stress og belastning? Kom og se alt i dag.
1. Begrepet indre kraft
1. Definisjon
Intern kraft refererer til interaksjonskraften (ytterligere indre kraft) mellom tilstøtende deler i en gjenstand forårsaket av ytre kraft. Kraften som utøves på stangen av omverdenen kalles ytre kraft.
Enhver gjenstand er sammensatt av uendelig mange partikler, det er en interaksjonskraft mellom to tilstøtende partikler i komponenten, og størrelsen på kraften er relatert til partiklenes relative posisjon. Når en gjenstand utsettes for en ytre kraft, deformeres gjenstanden, den relative posisjonen til de indre partiklene endres, og samhandlingskraften mellom dem endres tilsvarende. Vi kaller endringen av kraften produsert av den ytre kraften den ekstra indre kraften, eller indre kraft for kort.
2. Beregningsmetode for indre kraft—seksjonsmetode
Det er klart at den indre kraften er inne i komponenten. Hvis du vil løse den indre kraften, må du eksponere den indre kraften. På denne måten bruker vi tverrsnittsmetoden for å løse tverrsnittsposisjonen til den indre kraften etter behov. Hypotetisk kutt seksjonen, er det originale elementet balansert, og enhver del etter skjæring er også balansert, det vil si at enhver del på begge sider av seksjonen er i en balansert tilstand under påvirkning av ytre kraft og indre kraft på seksjonen. Derfor kan du ta hvilken som helst side av seksjonen, studere dens likevektsforhold, etablere en balanseligning og løse den indre kraften på seksjonen. De spesifikke trinnene for å løse delen er som følger.
Hypotetisk kutt: Ved tverrsnittet der den indre kraften søkes (vanligvis tverrsnittet), er stangen imaginær delt i to av tverrsnittet.
Substitusjon: Ta en del vilkårlig, og effekten av den kasserte delen på den gjenværende delen erstattes av den tilsvarende indre kraften (kraft eller kraftpar) som virker på seksjonen.
Balanse: Etabler en balanseligning for den gjenværende delen, og beregn den ukjente indre kraften til stangen på avskjæringsflaten basert på den kjente ytre kraften på den (på dette tidspunktet er den indre kraften på avskjæringsflaten en ytre kraft for den gjenværende delen). I henhold til den grunnleggende antakelsen om jevnhet og kontinuitet, skal en vilkårlig kraft kontinuerlig fordeles på seksjonen etter kutting, og det er indre krefter på hvert punkt på seksjonen, men det er bare seks likevektsbetingelser for et vilkårlig kraftsystem i rommet, og vi kan ikke løse dem alle. Den indre kraften til hvert punkt. I henhold til forenklingen av kraftsystemet, forenkler vi ethvert kraftsystem av denne indre kraften til et punkt i seksjonen, vanligvis til tyngdepunktet i seksjonen, og får en hovedvektor og et hovedmoment, som vist i figuren nedenfor.
Ta tyngdepunktet til seksjonen som origo, etablere et kartesisk koordinatsystem som vist i figuren, x-aksen er vinkelrett på tverrsnittet, det vil si langs stangens akse, og y-aksen og z -aksen er i snittplanet. Å dekomponere hovedvektoren til de tre koordinataksene kan oppnå tre komponenter: aksialkraften langs x-aksen, og skjærkraften langs y-aksen og z-aksen.
bilde
Dekomponering av hovedmomentene langs de tre koordinataksene gir tre komponenter: dreiemoment langs x-aksen, bøyemomenter langs y-aksen og z-aksen.
Vi kaller også disse seks komponentene indre krefter, men det bør bemerkes at disse seks komponentene er den resulterende kraften eller momentet til indre krefter. Å løse den indre kraften til stangen senere er å finne den aksiale kraften, skjærkraften, dreiemomentet og bøyemomentet, fordi disse indre kreftene tilsvarer den grunnleggende deformasjonen av stangen: strekk- og kompresjonsdeformasjon, skjærdeformasjon, torsjonsdeformasjon, bøyedeformasjon .
2. Begrepet stress
Spenning er fordelingskonsentrasjonen av indre kraft (stress er for et visst "punkt", når vi ønsker å beskrive spenningen til et punkt, bør vi påpeke posisjonen til dette punktet og orienteringen til planet som går gjennom dette punktet), for å beskrive spenningen til et punkt på seksjonen, ta et mikroområde DA rundt dette punktet, som vist på figuren. Den resulterende kraften til det indre kraftsystemet på dette mikroområdet er DF. Siden dette området er lite nok, antar vi at den indre kraften er jevnt fordelt, da kan vi oppnå gjennomsnittsspenningen, og deretter ta grensen for den gjennomsnittlige spenningen for å oppnå den totale spenningen eller totalspenningen til dette punktet , retningen til total spenning endres med posisjonen til det valgte punktet. Åpenbart er den totale spenningen en vektor, og forholdet mellom retningen og seksjonen er vilkårlig. Vi dekomponerer deretter den totale spenningen i to komponenter, den ene kalles normalspenning vinkelrett på snittet, og den andre kalles skjærspenning som tangerer snittet.
bety stress
totalt stress (totalt stress)
Den totale spenningen dekomponeres i: spenningen vinkelrett på seksjonen kalles "normal spenning", og spenningen inne i seksjonen kalles "skjærspenning".
Enheten for spenning: Pa, vanligvis brukt: MPa, GPa.
3. Forskyvning, deformasjon og tøyning
1. Forskyvning
Posisjonsendringen til et punkt i objektet før og etter deformasjon, forskyvningen i materialmekanikk har lineær forskyvning og vinkelforskyvning. Som vist i figuren under påføres en konsentrert kraft på den frie enden av utkragningsbjelken, og bjelken bøyer seg og deformeres. Hvis vi undersøker forskyvningen av en viss seksjon, for eksempel forskyvningen av den frie enden, er det åpenbart at tyngdepunktet til seksjonen vil ha en nedadgående forskyvning, noe som resulterer i en lineær forskyvning, og samtidig normalretningen til seksjonen vil også endre seg, det vil si at seksjonen vil rotere, noe som resulterer i en vinkelforskyvning. forskyvning.
2. Deformasjon
Endringer i størrelse og form på et objekt under påvirkning av en ytre kraft.
3. Sil
For å måle graden av deformasjon ved et punkt av en komponent, er tøyningen også for et visst "punkt".
(1) Lineær tøyning (måler graden av endring i størrelsen på et punkt i et objekt).
Som vist på figuren undersøker vi et hvilket som helst punkt A i komponenten, og tar et hvilket som helst punkt B nær punkt A. Lengden til AB er Dx. Komponenten deformeres under påvirkning av ytre kraft, og både punkt A og B forskyves til nye posisjoner. Avstanden mellom blir Dx pluss Ds, forutsatt at deformasjonen er jevn innenfor området Dx, kan den gjennomsnittlige lineære tøyningen oppnås
Vi tar grensen for formelen ovenfor for å få linjetøyningen ved punkt A
For planproblemer er et lite rektangel vist i figuren, og den ytre kraftvirkningslinjen blir et rektangel vist med en stiplet linje (størrelsen endres). Hvis deformasjonen er jevn innenfor området Dx og Dy, er det en gjennomsnittslinje langs tøyningen i x- og y-retningene.
bilde
Ta henholdsvis grensen for å få den lineære tøyningen i x- og y-retningene
bilde
(2) Vinkeltøyning (måler graden av endring i formen til et punkt i et objekt) kalles også skjærtøyning eller skjærtøyning.
Definert som endringen i rett vinkel.
