Kan du tydeligt skelne mellem begreberne og forskellene mellem indre kraft, stress og belastning? Kom og se det hele i dag.
1. Begrebet indre kraft
1. Definition
Intern kraft refererer til interaktionskraften (yderligere indre kraft) mellem tilstødende dele i et objekt forårsaget af ekstern kraft. Den kraft, som omverdenen udøver på stangen, kaldes ydre kraft.
Ethvert objekt er sammensat af uendeligt mange partikler, der er en interaktionskraft mellem to tilstødende partikler i komponenten, og kraftens størrelse er relateret til partiklernes relative position. Når et objekt udsættes for en ekstern kraft, deformeres objektet, den relative position af dets indre partikler ændres, og vekselvirkningskraften mellem dem ændres i overensstemmelse hermed. Vi kalder ændringen af kraften frembragt af den ydre kraft for den ekstra indre kraft, eller indre kraft for kort.
2. Beregningsmetode for indre kraft - snitmetode
Det er klart, at den indre kraft er inde i komponenten. Hvis du vil løse den indre kraft, skal du blotlægge den indre kraft. På denne måde bruger vi tværsnitsmetoden til at løse tværsnitspositionen af den indre kraft efter behov. Hypotetisk skæres sektionen, det oprindelige element er afbalanceret, og enhver del efter skæring er også afbalanceret, det vil sige, at enhver del på begge sider af sektionen er i en afbalanceret tilstand under påvirkning af ekstern kraft og indre kraft på sektionen. Derfor kan du tage en hvilken som helst side af sektionen, studere dens ligevægtsbetingelser, etablere en balanceligning og løse den indre kraft på sektionen. De specifikke trin til at løse afsnittet er som følger.
Hypotetisk snit: Ved det tværsnit, hvor den indre kraft søges (normalt tværsnittet), er stangen imaginært delt i to af tværsnittet.
Substitution: Tag en del vilkårligt, og effekten af den kasserede del på den resterende del erstattes af den tilsvarende indre kraft (kraft eller kraftpar), der virker på sektionen.
Balance: Etabler en balanceligning for den resterende del, og beregn den ukendte indre kraft af stangen på afskæringsfladen baseret på den kendte eksterne kraft på den (på dette tidspunkt er den indre kraft på afskæringsfladen en ekstern kraft for den resterende del). Ifølge den grundlæggende antagelse om ensartethed og kontinuitet skal en vilkårlig kraft kontinuerligt fordeles på sektionen efter skæring, og der er indre kræfter på hvert punkt på sektionen, men der er kun seks ligevægtsbetingelser for et vilkårligt kraftsystem i rummet, og vi kan ikke løse dem alle. Den indre kraft af hvert punkt. Ifølge forenklingen af kraftsystemet forenkler vi ethvert kraftsystem af denne indre kraft til et punkt i sektionen, normalt til sektionens tyngdepunkt, og opnår en hovedvektor og et hovedmoment, som vist i figuren nedenfor.
Tag snittets tyngdepunkt som origo, etablere et kartesisk koordinatsystem som vist på figuren, x-aksen er vinkelret på tværsnittet, det vil sige langs stangens akse, og y-aksen og z -aksen er i snitplanet. Dekomponering af hovedvektoren til de tre koordinatakser kan opnå tre komponenter: den aksiale kraft langs x-aksen og forskydningskraften langs y-aksen og z-aksen.
billede
Dekomponering af de vigtigste momenter langs de tre koordinatakser giver tre komponenter: drejningsmoment langs x-aksen, bøjningsmomenter langs y-aksen og z-aksen.
Vi kalder også disse seks komponenter for indre kræfter, men det skal bemærkes, at disse seks komponenter er den resulterende kraft eller moment af indre kræfter. At løse stangens indre kraft senere er at finde den aksiale kraft, forskydningskraft, drejningsmoment og bøjningsmoment, fordi disse indre kræfter svarer til stangens grundlæggende deformation: spændings- og kompressionsdeformation, forskydningsdeformation, torsionsdeformation, bøjningsdeformation .
2. Begrebet stress
Spænding er fordelingskoncentrationen af indre kraft (stress er for et bestemt "punkt", når vi ønsker at beskrive spændingen af et punkt, skal vi påpege positionen af dette punkt og orienteringen af det fly, der passerer gennem dette punkt), For at beskrive spændingen af et punkt på sektionen tages et mikroareal DA omkring dette punkt, som vist på figuren. Den resulterende kraft af det indre kraftsystem på dette mikroområde er DF. Da dette område er lille nok, antager vi, at den indre kraft er ensartet fordelt, så kan vi opnå den gennemsnitlige spænding, og derefter tage grænsen for den gennemsnitlige spænding for at opnå den samlede spænding eller totale spænding af dette punkt, retningen af total spænding ændres med positionen af det valgte punkt. Det er klart, at den totale spænding er en vektor, og forholdet mellem dens retning og sektionen er vilkårlig. Vi opdeler så den samlede spænding i to komponenter, den ene kaldes normalspænding vinkelret på sektionen, og den anden kaldes forskydningsspænding, der tangerer sektionen.
betyder stress
total stress (total stress)
Den samlede spænding opdeles i: Spændingen vinkelret på sektionen kaldes "normal spænding", og spændingen inde i sektionen kaldes "forskydningsspænding".
Spændingsenheden: Pa, normalt brugt: MPa, GPa.
3. Forskydning, deformation og belastning
1. Forskydning
Positionsændringen af et punkt i objektet før og efter deformation, forskydningen i materialemekanik har lineær forskydning og vinkelforskydning. Som vist på figuren nedenfor påføres en koncentreret kraft på den frie ende af udkragningsbjælken, og bjælken bøjes og deformeres. Hvis vi undersøger forskydningen af en bestemt sektion, såsom forskydningen af den frie ende, er det indlysende, at sektionens tyngdepunkt vil have en nedadgående forskydning, hvilket resulterer i en lineær forskydning, og samtidig den normale retning af sektionen vil også ændre sig, det vil sige, sektionen vil rotere, hvilket resulterer i en vinkelforskydning. forskydning.
2. Deformation
Ændringer i størrelse og form af et objekt under påvirkning af en ekstern kraft.
3. Stram
For at måle graden af deformation i et punkt af en komponent er belastningen også for et bestemt "punkt".
(1) Lineær tøjning (måler graden af ændring i størrelsen af et punkt i et objekt).
Som vist på figuren undersøger vi ethvert punkt A i komponenten og tager ethvert punkt B nær punkt A. Længden af AB er Dx. Komponenten deformeres under påvirkning af ydre kraft, og både punkt A og B forskydes til nye positioner. Afstanden mellem bliver Dx plus Ds, forudsat at deformationen er ensartet inden for området Dx, kan den gennemsnitlige lineære tøjning opnås
Vi tager grænsen for ovenstående formel for at få linjespændingen ved punkt A
Ved planproblemer er et lille rektangel vist på figuren, og den ydre kraftpåvirkningslinje bliver til et rektangel vist med en stiplet linje (størrelsen ændres). Hvis deformationen er ensartet inden for området for Dx og Dy, er der en gennemsnitslinje langs spændingen i x- og y-retningerne.
billede
Tag grænsen henholdsvis for at få den lineære tøjning i x- og y-retningerne
billede
(2) Vinkelspænding (måler graden af ændring i formen af et punkt i et objekt) kaldes også shear strain eller shear strain.
Defineret som ændringen i ret vinkel.
