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1、 材力引言材力引言 轴向拉压的内力和应力轴向拉压的内力和应力教学目的：教学目的：1 1、了解材料力学的研究对象、内容、任务、了解材料力学的研究对象、内容、任务、了解材料力学的研究对象、内容、任务、了解材料力学的研究对象、内容、任务 2 2、了解杆件的四种基本变形、了解杆件的四种基本变形、了解杆件的四种基本变形、了解杆件的四种基本变形3 3、掌握截面法、掌握截面法、掌握截面法、掌握截面法4 4、牢固掌握轴力的概念及轴力图的画法、牢固掌握轴力的概念及轴力图的画法、牢固掌握轴力的概念及轴力图的画法、牢固掌握轴力的概念及轴力图的画法1 1pptppt课件课件重重重重 点点点点 1、截面法；、截面法；
2、2、轴力的概念；、轴力的概念； 3、轴力图的绘制。、轴力图的绘制。难难难难 点点点点截面法的灵活应用。截面法的灵活应用。2 2pptppt课件课件一、材力引言一、材力引言 绪论中已经介绍了建筑力学的任务是研究和分析作用在结构绪论中已经介绍了建筑力学的任务是研究和分析作用在结构（构件）上力与平衡的关系，结构（构件）的内力、应力、变（构件）上力与平衡的关系，结构（构件）的内力、应力、变形的计算方法，以及构件的强度、刚度、和稳定条件。为保证形的计算方法，以及构件的强度、刚度、和稳定条件。为保证结构（构件）安全可靠合理提高计算的理论依据结构（构件）安全可靠合理提高计算的理论依据 材料力学的任务材料力学
3、的任务构件的内力、应力、变形的计算方法，以构件的内力、应力、变形的计算方法，以及构件的强度、刚度、和稳定条件。为保证构件安全可靠合理及构件的强度、刚度、和稳定条件。为保证构件安全可靠合理提高计算的理论依据提高计算的理论依据 研究对象研究对象变形固体（在外力的作用下会产生变形的固体）变形固体（在外力的作用下会产生变形的固体） 变形固体在外力作用上会产生两种不同性质的变形：一种是变形固体在外力作用上会产生两种不同性质的变形：一种是当外力消除时，变形也随着消失，这种变形称为当外力消除时，变形也随着消失，这种变形称为弹性变形弹性变形；另；另一种是外力消除后，变形不能全部消失而留有残余，这种不能一种是外
4、力消除后，变形不能全部消失而留有残余，这种不能消失的残余变形称为消失的残余变形称为塑性变形塑性变形。一般情况下，物体受力后，既。一般情况下，物体受力后，既有弹性变形，又有塑性变形。只有弹性变形的物体称为理想弹有弹性变形，又有塑性变形。只有弹性变形的物体称为理想弹性体。只产生弹性变形的外力范围称为性体。只产生弹性变形的外力范围称为弹性范围弹性范围。3 3pptppt课件课件（1 1）、连续性假设）、连续性假设 内容：认为物体在其整个体积内毫无空隙地充满了物质，其结构是密实的。 （2 2）、均匀性假设）、均匀性假设 内容：认为物体内任一点处取出的体积单元,其力学性质（主要是弹性性质）都是一样的。
5、无空隙单元体的力学性质能代表整个物体单元体的力学性质能代表整个物体的力学性能。的力学性能。1、变形固体的基本假设、变形固体的基本假设4 4pptppt课件课件（3）、材料的各向同性假设 内容：材料沿各个方向的力学性能是相同的。 （4）、小变形条件 内容：构件在荷载作用下产生的变形与其原始尺寸相比，可以忽略不计，这样的变形为小变形。 NABNAC5 5pptppt课件课件轴向拉压轴向拉压轴向拉压轴向拉压内力为轴力内力为轴力内力为轴力内力为轴力。如拉、撑、活塞杆、钢缆、柱。如拉、撑、活塞杆、钢缆、柱。如拉、撑、活塞杆、钢缆、柱。如拉、撑、活塞杆、钢缆、柱。扭转扭转扭转扭转 内力为扭矩内力为扭矩内力
6、为扭矩内力为扭矩。如各种传动轴等。如各种传动轴等。如各种传动轴等。如各种传动轴等。 ( ( ( (轴轴轴轴) ) ) )弯曲弯曲弯曲弯曲内力为剪力弯矩内力为剪力弯矩内力为剪力弯矩内力为剪力弯矩。如桥梁、房梁、地板等如桥梁、房梁、地板等如桥梁、房梁、地板等如桥梁、房梁、地板等。( ( ( (梁梁梁梁) ) ) ) 剪切剪切剪切剪切内力为剪力内力为剪力内力为剪力内力为剪力 。如销、铆钉、螺栓、键等如销、铆钉、螺栓、键等如销、铆钉、螺栓、键等如销、铆钉、螺栓、键等 （连接件）（连接件）（连接件）（连接件） 轴向拉压弯 曲 扭 转剪切剪切2 2、杆杆杆杆件件件件基基基基本本本本变变变变形形形形6 6p
7、ptppt课件课件杆件变形时，在各类截面的内力中，横截面上的内力最重要，杆件变形时，在各类截面的内力中，横截面上的内力最重要，以后凡是说到内力，如无特殊说明，都指的是横截面上的内力。以后凡是说到内力，如无特殊说明，都指的是横截面上的内力。内力特点内力特点：1 1、有限性有限性有限性有限性 2 2 2 2、分布性、分布性、分布性、分布性 3 3 3 3、成对性、成对性、成对性、成对性F1FnF3F2二、内力、截面法二、内力、截面法二、内力、截面法二、内力、截面法固有内力固有内力固有内力固有内力物体各部分之间、材料各微粒之间的相互作用力。物体各部分之间、材料各微粒之间的相互作用力。物体各部分之间、
8、材料各微粒之间的相互作用力。物体各部分之间、材料各微粒之间的相互作用力。 物体在受到外力之前，内部就存在着固有内力物体在受到外力之前，内部就存在着固有内力物体在受到外力之前，内部就存在着固有内力物体在受到外力之前，内部就存在着固有内力附加内力附加内力附加内力附加内力由外力而引起的内力，由外力而引起的内力，由外力而引起的内力，由外力而引起的内力，在原有内力的基础上，又添在原有内力的基础上，又添在原有内力的基础上，又添在原有内力的基础上，又添加了新的内力加了新的内力加了新的内力加了新的内力, ,与变形有关与变形有关与变形有关与变形有关. .随着外力的增加而增加，但不能无限的增加，若超过一定的随着外
9、力的增加而增加，但不能无限的增加，若超过一定的随着外力的增加而增加，但不能无限的增加，若超过一定的随着外力的增加而增加，但不能无限的增加，若超过一定的限度构件将被破坏。可见，附加内力与外力的关系及它的限度，限度构件将被破坏。可见，附加内力与外力的关系及它的限度，限度构件将被破坏。可见，附加内力与外力的关系及它的限度，限度构件将被破坏。可见，附加内力与外力的关系及它的限度，在研究构件承载能力时，就显得很重要了，以后简称内力。在研究构件承载能力时，就显得很重要了，以后简称内力。在研究构件承载能力时，就显得很重要了，以后简称内力。在研究构件承载能力时，就显得很重要了，以后简称内力。7 7pptppt
10、课件课件 物体内部某一部分与相邻部分间的相互物体内部某一部分与相邻部分间的相互作用的内力。作用的内力。 必须截开物体，内力才能显示。必须截开物体，内力才能显示。 内力分布在截面上。向截面形心简化，内力一般内力分布在截面上。向截面形心简化，内力一般内力分布在截面上。向截面形心简化，内力一般内力分布在截面上。向截面形心简化，内力一般可表示为六个，由平衡方程确定可表示为六个，由平衡方程确定可表示为六个，由平衡方程确定可表示为六个，由平衡方程确定。 处于平衡状态的物体处于平衡状态的物体处于平衡状态的物体处于平衡状态的物体，其任一部分其任一部分其任一部分其任一部分也必然处于平衡状态也必然处于平衡状态也必
11、然处于平衡状态也必然处于平衡状态。 沿沿C C截面将物体截开，截面将物体截开，A A部分在部分在外力作用下能保持平衡，是因为受外力作用下能保持平衡，是因为受到到B B部分的约束。部分的约束。B B限制了限制了A A部分物体在空间中相对于部分物体在空间中相对于 B B的任何的任何运动运动( (截面有三个反力、三个反力偶截面有三个反力、三个反力偶) )。MMF F1 1F F2 2F F3 3BA返回主目录返回主目录返回主目录返回主目录ACF Fx xMMx xF Fy yF Fz zMMy yMMz zF F1 1F F2 2截面法截面法8 8pptppt课件课件 若外力在同一平面内，截面内若外
12、力在同一平面内，截面内若外力在同一平面内，截面内若外力在同一平面内，截面内力只有三个分量，即力只有三个分量，即力只有三个分量，即力只有三个分量，即: : : :CC取截面左端研究，截面在研究对象右端，则规定：内力 右截面正向 左截面正向 微段变形（正）内力的符号规定内力的符号规定内力的符号规定内力的符号规定 轴力轴力轴力轴力 N N 作用于截面法向。作用于截面法向。作用于截面法向。作用于截面法向。 剪力剪力剪力剪力 V V 作用于截面切向。作用于截面切向。作用于截面切向。作用于截面切向。 弯矩弯矩弯矩弯矩 MM 使物体发生弯曲。使物体发生弯曲。使物体发生弯曲。使物体发生弯曲。 若外力在轴线上若
13、外力在轴线上若外力在轴线上若外力在轴线上, , , ,内力只有轴力内力只有轴力内力只有轴力内力只有轴力。N NMMV VN N受拉伸N顺时针错动V向上凹M9 9pptppt课件课件截面法的步骤截面法的步骤无论以截面左端或右端为研究对象，都应得到相同的无论以截面左端或右端为研究对象，都应得到相同的无论以截面左端或右端为研究对象，都应得到相同的无论以截面左端或右端为研究对象，都应得到相同的截面内截面内截面内截面内力力力力。因为，二因为，二因为，二因为，二部分上部分上部分上部分上作用的内力作用的内力作用的内力作用的内力互为作用力与反作用力。互为作用力与反作用力。互为作用力与反作用力。互为作用力与反作
14、用力。适适适适当当当当的的的的符号符号符号符号规定可保证其一致性。规定可保证其一致性。规定可保证其一致性。规定可保证其一致性。1010pptppt课件课件2 2、取、取1111pptppt课件课件X=0N=FPY=0N=FPMO=0MZ=FPa例例例例1 1例例例例2 21212pptppt课件课件三、轴向拉压三、轴向拉压1313pptppt课件课件1414pptppt课件课件1515pptppt课件课件受力特点及变形特点：受力特点及变形特点： 作用在杆件上的外力合力的作用线与杆件轴作用在杆件上的外力合力的作用线与杆件轴线重合，杆件变形是沿轴线方向的伸长或缩短。线重合，杆件变形是沿轴线方向的伸
15、长或缩短。杆的受力简图为杆的受力简图为F FF F拉伸拉伸F FF F压缩压缩1616pptppt课件课件目目 录录1717pptppt课件课件1 1、轴力、轴力F FF F 1 1、轴力：横截面上的内力、轴力：横截面上的内力由于外力的作用线与杆件的轴线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重合，内力的作用线也与杆件的轴线重合。所以称为轴力。轴线重合。所以称为轴力。 2 2、截面法求轴力、截面法求轴力m mm mF FN N切切: : 假想沿假想沿m-mm-m横截面将杆切开横截面将杆切开取取: : 留下左半段或右半段留下左半段或右半段代代: : 将抛掉部分对留下部分的作将抛掉
16、部分对留下部分的作用用内力代替用用内力代替平平: : 对留下部分写平衡方程求出对留下部分写平衡方程求出内力即轴力的值内力即轴力的值F FN N3 3、轴力正负号：拉为正、压为、轴力正负号：拉为正、压为负负1818pptppt课件课件例、一直杆受力如图示,试求1-1和2-2截面上的轴力。20KN20KN20KN20KN40KN112220KN20KN40KN1919pptppt课件课件课堂练习：10KN10KN6KN6KN332211FF2112332020pptppt课件课件FAB113F22C2F4KN9KN3KN2KN4KN5KN2KNF2F轴力与截面位置关系的图线称为轴力图轴力与截面位置关系的图线称为轴力图. .2、轴力图、轴力图2121pptppt课件课件已知已知F F1 1=10kN=10kN；F F2 2=20kN=20kN； F F3 3=35kN=35kN；F F4 4=25kN;=25kN;试画试画出图示杆件的轴力图。出图示杆件的轴力图。11例题例题N1F1解：解：1 1、计算各段的轴力。、计算各段的轴力。F1F3F2F4ABCDABAB段段BCBC段段2233N3F
