当前课程知识点:工程力学(面向船舶工程类专业) > 模块6 杆件的拉伸与压缩 > 6-2 拉压杆件横截面上内力分析 > 教案
拉压杆平衡时外力可以简化成作用在横截面形心位置的一对力,如图3-23(a)所示。按截面法可得图3-3(b)所示的内力,可知,内力N必沿轴线且作用于横截面形心位置。通常把这个内力称为轴力,用N表示。
可依据平衡方程求得轴力。
由于外力情况不同,轴力的方向有两种可能,我们规定:当轴力与横截面外法线或方向一致时,轴力为正,称拉力,杆件称拉杆;反之,轴力为负,称压力,杆件称压杆。如图3-14(a)(b)所示。
表示轴力沿杆件轴线方向变化的图形,称为轴力图。这是表示拉压杆内力变化的图形。
下面通过一个例题来说明轴力图的画法。
例 图3-15(a)表示一等截面直杆,其受力情况如图所示。试作出其轴力图。
解 画杆AE的受力图如图3-15(b)示,做轴力图。
根据例3-1所画轴力图可以看出,轴力在杆件上的分布是有一定规律的:以外力(包括约束反力)作用面为分界线,轴力明显分为不同的段;外力作用面之间轴力图是一条水平直线;在分界线上(即外力作用面上)轴力发生突然变化,称为突变.突变量等于分界线上的外力值,突变的方向是:以左侧(或右侧)端截面外法线方向为标志,杆件上所有与之同向的力为正,产生向上突变;反之为负,产生向下突变。最后一个外力突变画完后,轴力图刚好回到x轴线上,轴力图正确。
运用上述规律可以很容易画出例3-1的轴力图。简捷作图法可以迅速而直接地得出杆件各个横截面上的内力,免去了应用截面法的麻烦,十分方便。要注意的一点是:若取左端截面外法线为标志,就要所有力以此面外法线为标志,反之亦然。
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