建筑力学-第5章静定杆件的内力 ppt课件.ppt

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1、第5章静定杆件的内力【内容提要】本章简要介绍变形固体的基本假设和杆件的变形形式，重点介绍杆件在拉压、扭转以及弯曲时的内力计算和内力图的绘制。1.理解内力的概念，熟练掌握用截面法求静定杆件的内力。2.了解拉压杆的受力特点和变形特点，了解其计算简图，熟练掌握其轴力计算和轴力图绘制。【学习目标】四川建筑职业技术学院3.了解受扭杆的受力特点和变形特点，了解其计算简图，熟练掌握其扭矩计算和扭矩图绘制。4.了解单跨梁在平面弯曲时的受力特点和变形特点，了解其计算简图，熟练掌握其剪力和弯矩计算，剪力图和弯矩图绘制。5.理解变形固体的基本假设。6.了解杆件的变形形式。四川建筑职业技术学院§5－1变形固体

2、的基本假设一、变形固体的概念自然界中的任何固体在外力作用下，都会发生变形。当研究构件的强度、刚度和稳定性问题时，把构件看作变形固体。四川建筑职业技术学院二、变形固体的基本假设1.连续性假设含义：认为在固体材料的整个体积内毫无空隙地充满了物质。实际情况：固体材料是由无数的微粒或晶粒组成的，各微粒或晶粒之间是有空隙的。理论分析：与构件性质相关的物理量可以用连续函数来表示。说明：固体材料空隙与构件的尺寸比起来极为微小，可以忽略不计。四川建筑职业技术学院2.均匀性假设含义：构件内各点处的力学性能是完全相同的。实际情况：组成构件材料的各个微粒，彼此的性质不尽相同。理论分析：从构件内任何位置取出一

3、小部分来研究材料的性质，其结果均可代表整个构件。说明：构件的尺寸远远大于微粒尺寸，而且微粒数目极多，因此，固体材料的力学性能并不反映其微粒的性能，而是反映所有微粒力学性能的统计平均量。因而，可以认为固体的力学性能是均匀的。四川建筑职业技术学院3．各向同性假设含义：认为构件内的一点在各个方向上的力学性能是相同的。实际情况：组成构件材料的各个晶粒是各向异性的。理论分析：材料在任何一个方向的力学性能均可用于其他方向。说明：构件内所含微粒的数目极多，在构件内的排列又是极不规则的，在宏观的研究中固体的性质并不显示方向的差别，因此可以认为某些材料是各向同性的。但是此假设并不适用于所有材料，例如木材

4、、竹材和纤维增强材料等，其力学性能是各向异性的。四川建筑职业技术学院4．线弹性假设变形固体在外力作用下发生的变形可分为弹性变形和塑性变形两类。在外力撤去后能消失的变形称为弹性变形；不能消失的变形，称为塑性变形。当所受外力不超过一定限度时，绝大多数工程材料在外力撤去后，其变形可完全消失，具有这种变形性质的变形固体称为完全弹性体。本课程只研究完全弹性体，并且外力与变形之间符合线性关系，即线弹性体。四川建筑职业技术学院5．小变形假设含义：认为变形量是很微小的。理论分析：在研究构件的平衡和运动规律时仍可以直接利用构件的原始尺寸来计算。在研究和计算变形时，变形的高次幂项也可忽略，从而使计算得到简

5、化。说明：工程中大多数构件的变形都很小，远小于构件的几何尺寸。以上是有关变形固体的几个基本假设。实践表明，在这些假设的基础上建立起来的理论都是符合工程实际要求的。四川建筑职业技术学院§5－2杆件的变形形式基本变形轴向拉伸和压缩剪切扭转弯曲5－2－1基本变形四川建筑职业技术学院轴向拉伸和压缩：受力特点:直杆的两端各受到一个外力F的作用，且二者的大小相等、方向相反，作用线与杆件的轴线重合。变形特点:沿轴线方向的伸长或缩短。(a)轴向拉伸(b)轴向压缩四川建筑职业技术学院剪切：受力特点:直杆受到一对大小相等、方向相反、作用线平行且相距很近的外力沿垂直于杆轴线方向作用。变形特点:杆件的横截面沿

6、外力的方向发生相对错动。四川建筑职业技术学院扭转：受力特点:直杆的两端各受到一个外力偶Me的作用，且二者的大小相等、转向相反，作用面与杆件的轴线垂直。变形特点:杆件的横截面绕轴线发生相对转动。四川建筑职业技术学院弯曲：受力特点:直杆在两端各受到一个外力偶Me的作用，且二者的大小相等、转向相反，作用面都与包含杆轴的某一纵向平面重合，或者是受到在纵向平面内作用的垂直于杆轴线的横向外力作用。变形特点:杆件的轴线变弯。(a)纯弯曲(b)横力弯曲四川建筑职业技术学院5－2－2组合变形组合变形：是由两种或两种以上基本变形组成的。常见的组合变形形式有：斜弯曲、拉（压）与弯曲的组合、偏心压缩（拉伸）等

7、，分别如图a～c所示。四川建筑职业技术学院§5－3拉压杆5－3－1工程实例和计算简图工程中有很多杆件是受轴向拉压的:桁架中的杆件四川建筑职业技术学院斜拉桥中的拉索四川建筑职业技术学院砖柱四川建筑职业技术学院5－3－2轴力和轴力图1.内力的概念因外力作用而引起的物体内部各质点间相互作用的内力的改变量，即由外力引起的“附加内力”。2.求内力的基本方法—截面法(1)截面法的基本思想:用假想的截面将杆件截开,截取的两个部分均平衡，取任一部分为脱离体,用