Можете ли вы четко различать концепции и различия между внутренней силой, стрессом и напряжением? Приходите посмотреть все это сегодня.
1. Концепция внутренней силы
1. Определение
Внутренняя сила относится к силе взаимодействия (дополнительной внутренней силе) между соседними частями объекта, вызванной внешней силой. Сила, действующая на стержень со стороны внешнего мира, называется внешней силой.
Любой объект состоит из бесконечного множества частиц, между любыми двумя соседними частицами в компоненте существует сила взаимодействия, и величина этой силы связана с относительным положением частиц. При воздействии на объект внешней силы объект деформируется, изменяется взаимное положение его внутренних частиц и соответственно меняется сила взаимодействия между ними. Изменение силы, производимой внешней силой, мы называем добавочной внутренней силой, или, сокращенно, внутренней силой.
2. Метод расчета внутренних сил — метод сечений.
Очевидно, что внутренняя сила находится внутри компонента. Если вы хотите решить внутреннюю силу, вы должны выявить внутреннюю силу. Таким образом, мы используем метод поперечного сечения для решения положения поперечного сечения внутренней силы в соответствии с потребностями. Гипотетически разрезаем сечение, исходный элемент уравновешивается, и любая часть после разрезания также уравновешивается, то есть любая часть по обе стороны сечения находится в уравновешенном состоянии под действием внешней силы и внутренней силы на сечение. Поэтому можно взять любую сторону сечения, изучить условия его равновесия, составить уравнение баланса и решить внутреннюю силу, действующую на сечение. Конкретные шаги для решения раздела заключаются в следующем.
Гипотетический разрез: в поперечном сечении, где ищется внутренняя сила (обычно в поперечном сечении), стержень мнимо делится на две части поперечным сечением.
Замена: Произвольно взять часть, и действие отброшенной части на оставшуюся часть заменить соответствующей внутренней силой (силой или парой сил), действующей на сечение.
Баланс: Установите уравнение баланса для оставшейся части и рассчитайте неизвестную внутреннюю силу стержня на поверхности среза на основе известной внешней силы на нем (в это время внутренняя сила на поверхности среза равна внешняя сила для оставшейся части). Согласно основному предположению об однородности и непрерывности, произвольная сила должна быть непрерывно распределена по сечению после разрезания, и в каждой точке сечения действуют внутренние силы, но условий равновесия произвольной системы сил в пространстве всего шесть, и мы не можем решить их все. Внутренняя сила каждой точки. Согласно упрощению системы сил, мы упрощаем любую систему сил этой внутренней силы до точки сечения, обычно до центра тяжести сечения, и получаем главный вектор и главный момент, как показано на рисунке ниже.
Приняв центр тяжести сечения за начало координат, установите декартову систему координат, как показано на рисунке, ось x перпендикулярна сечению, то есть вдоль оси стержня, а оси y и z -ось находится в плоскости сечения. Разложив главный вектор по трем осям координат, можно получить три компонента: осевую силу по оси x и поперечную силу по осям y и z.
картина
Разложение главных моментов по трем осям координат дает три компонента: крутящий момент по оси x, изгибающие моменты по оси y и оси z.
Мы также называем эти шесть компонентов внутренними силами, но следует отметить, что эти шесть компонентов являются результирующей силой или моментом внутренних сил. Решение внутренней силы стержня позже сводится к нахождению осевой силы, силы сдвига, крутящего момента и изгибающего момента, поскольку эти внутренние силы соответствуют основной деформации стержня: деформации растяжения и сжатия, деформации сдвига, деформации кручения, деформации изгиба.
2. Концепция стресса
Напряжение — это концентрация распределения внутренней силы (напряжение для определенной «точки», когда мы хотим описать напряжение точки, мы должны указать положение этой точки и ориентацию плоскости, проходящей через эту точку), чтобы описать напряжение точки на сечении, возьмите микроплощадку DA вокруг этой точки, как показано на рисунке. Результирующая сила системы внутренних сил на этой микроплощадке равна DF. Поскольку эта площадь достаточно мала, мы предполагаем, что внутренняя сила распределена равномерно, тогда мы можем получить среднее напряжение, а затем взять предел среднего напряжения, чтобы получить общее напряжение или полное напряжение этой точки, направление общее напряжение меняется в зависимости от положения выбранной точки. Очевидно, что полное напряжение является вектором, и связь между его направлением и сечением произвольна. Затем мы разлагаем общее напряжение на две составляющие, одна из которых называется нормальным напряжением, перпендикулярным сечению, а другая называется напряжением сдвига, касательным к сечению.
среднее напряжение
общий стресс (общий стресс)
Полное напряжение разлагается на: напряжение, перпендикулярное сечению, называется «нормальным напряжением», а напряжение внутри сечения называется «напряжением сдвига».
Единица напряжения: Па, обычно используются: МПа, ГПа.
3. Смещение, деформация и деформация
1. Водоизмещение
Изменение положения точки в объекте до и после деформации, перемещение в механике материалов имеет линейное перемещение и угловое перемещение. Как показано на рисунке ниже, к свободному концу консольной балки приложена сосредоточенная сила, и балка изгибается и деформируется. Если мы исследуем смещение определенного сечения, например смещение свободного конца, очевидно, что центр тяжести сечения будет иметь смещение вниз, что приводит к линейному смещению и в то же время нормальному направлению сечение также будет изменяться, то есть сечение будет вращаться, что приведет к угловому смещению. смещение.
2. Деформация
Изменение размеров и формы объекта под действием внешней силы.
3. Процедить
Чтобы измерить степень деформации в точке компонента, деформация также для определенной «точки».
(1) Линейная деформация (измеряет степень изменения размера точки объекта).
Как показано на рисунке, мы исследуем любую точку A в компоненте и возьмем любую точку B вблизи точки A. Длина AB равна Dx. Деталь деформируется под действием внешней силы, и обе точки А и В смещаются в новые положения. Расстояние между становится Dx плюс Ds, предполагая, что деформация однородна в пределах диапазона Dx, можно получить среднюю линейную деформацию
Мы используем предел приведенной выше формулы, чтобы получить деформацию линии в точке A.
Для плоских задач на рисунке показан небольшой прямоугольник, а линия действия внешней силы становится прямоугольником, показанным пунктирной линией (размер меняется). Если деформация однородна в пределах Dx и Dy, то имеется средняя линия деформации вдоль направлений x и y.
картина
Возьмите предел соответственно, чтобы получить линейную деформацию в направлениях x и y.
картина
(2) Угловая деформация (измеряет степень изменения формы точки объекта) также называется деформацией сдвига или деформацией сдвига.
Определяется как изменение прямого угла.
