土木工程力学第4章.ppt

项目项目4 轴向拉（压）杆的内力和内力图轴向拉（压）杆的内力和内力图 返回下一页上一页1.任务任务1 1 课程内容回顾课程内容回顾 1、内力的概念 所谓内力内力，是指由于构件受外力作用以后，其内部各部分间相对位置改变而引起的相互作用力。2、内力与外力的区别是什么？构件的内力是由于外力的作用引起的。因此，又称为“附加内力附加内力”，外力外力包括外加荷载以及利用平衡方程求解的支座反力。返回下一页上一页2.任务任务2 2 认识轴向拉伸与轴向压缩认识轴向拉伸与轴向压缩 活动活动1 1 读图思考读图思考 认真观察下列图片中的杆件，联系一下，是咱们前面学习过的哪一种杆件，有什么特征？返回下一页上一页3.实例14.实例25.实例实例3 3轴向压缩构件轴向压缩构件6.实例实例4 4桁架结构，均为二力杆桁架结构，均为二力杆7.GTF1F2实例实例5 5起重机支撑杆起重机支撑杆8.活动活动2 2 自我探索自我探索 结合看到的工程图片，请大家看教材57页第一部分内容，理解什么是轴向拉伸（压缩）变形，其特征是什么？返回下一页上一页9.轴向拉伸或轴向压缩：轴向拉伸或轴向压缩：在一对大小相等、方向相反、作用线与杆轴线重合的外力作用下，使杆件发生长度的改变(伸长或缩短)。FPFP轴向拉伸FPFP轴向压缩返回下一页上一页10.任务任务3 3 轴向拉伸或压缩杆件的内力轴向拉伸或压缩杆件的内力 活动活动1 1 分析讲解分析讲解 上一次课大家已经学习过内力及内力的类型，这一次课咱们一起研究的这种轴向拉伸（或压缩）杆件的内力有什么特征呢？返回下一页上一页11.为了对拉、压杆的失效计算，首先必须要分析其内力。截面法是求杆件内力的基本方法。下面通过求解图所示拉杆m-m横截面上的内力来具体介绍截面法求内力。活动活动2 2 掌握截面法掌握截面法第一步：沿需要求内力的横截面，假想地把杆件截成两部分。FPFPmmFNFPFPFPFPFN第二步：取任意一段作为研究对象，标上内力。由于内力与外力平衡，所以横截面上分布内力的合力FN的作用线也一定与杆的轴线重合。这种内力的合力称为轴力轴力。第三步：平衡方程，求出未知内力，即轴力。由 FN-F=0得 FNF轴力正负号的规定：拉力为正，压力为负。返回下一页上一页12.注意的问题：注意的问题：在截开面上设正的内力方向。在截开面上设正的内力方向。采用截面法之前，不能将外力简化、平移。采用截面法之前，不能将外力简化、平移。FNPFFFFN13.活动活动3 3 绘制轴力图绘制轴力图 应用截面法可求得杆上所有横截面上的轴力。如果以与杆件轴线平行的横坐标x表示杆的横截面位置，以纵坐标表示相应的轴力值，且轴力的正负值画在横坐标轴的不同侧，那么如此绘制出的轴力与横截面位置关系图，称为轴力图轴力图。返回下一页上一页FNx14.1、绘制轴力图的步骤：取坐标系选比例尺正值的轴力画在X轴的上侧,负值的轴力画在X轴的下侧。反映出轴力与截面位置变化关系，较直观；确定出最大轴力的数值及其所在横截面的位置，即确定危险截面位置，为强度计算提供依据。2、轴力图的意义15.任务任务4 4 知识运用知识运用 活动活动1 1 研习案例研习案例1 1 返回下一页上一页16.1kN2kNABDC 11 22 335kN4kN 案案例例1 1 一直杆受拉(压)如图所示，试求横截面1-1、2-2、3-3上的轴力，并绘制出轴力图。解 (1)AB段 Fx=0 FN11kN=0 FN1=1 kN（拉）+FN图1kN3kN1kN4kN1kN2kNFN1FN2FN3(2)BC段 Fx=0 FN21kN+4kN=0 FN2=3 kN（压）(3)CD段 Fx=0 FN3+2kN=0 FN3=2 kN（拉）(4)绘制出轴力图 +2kN返回下一页上一页17.活动活动2 2 研习案例研习案例2 2案例2 竖杆AB如图所示，其横截面为正方形，边长为a,杆长为l,材料的堆密度为，试绘出竖杆的轴力图。解解Fx=0 FN(x)W 0FN(x)ga2x x 0FN(x)0AlBaaxW=ga2x FN(x)FN图ga2l x lFN(x)ga2l+绘制出轴力图 返回下一页上一页18.任务任务5 5 目标检测目标检测 活动活动1 1 轴力图是如何得到的？轴力图是如何得到的？结合截面法绘制内力图的过程，试分析下列杆件内力图是如何得到的？返回下一页上一页19.活动活动2 2 课堂内容小结课堂内容小结 1.轴向拉伸(或压缩）杆件的内力为轴力，其特点：沿杆件轴向方向作用，受拉为正（方向背离截面），受压为负（方向指向截面）。2.内力计算的方法为截面法，计算过程可概括为“一截、二代、三平衡”。返回下一页上一页20.作业：试分析图示杆件的受力特点，并作其内力图。21.22.