Pots distingir clarament els conceptes i les diferències entre força interna, estrès i tensió? Veniu a veure-ho tot avui.
1. El concepte de força interna
1. Definició
La força interna es refereix a la força d'interacció (força interna addicional) entre les parts adjacents d'un objecte causada per una força externa. La força que exerceix el món exterior sobre la vareta s'anomena força externa.
Qualsevol objecte està format per infinites partícules, hi ha una força d'interacció entre dues partícules adjacents qualsevol del component i la magnitud de la força està relacionada amb la posició relativa de les partícules. Quan un objecte està sotmès a una força externa, l'objecte es deforma, la posició relativa de les seves partícules internes canvia i la força d'interacció entre elles canvia en conseqüència. Anomenem força interna addicional al canvi de força produït per la força externa, o força interna per abreujar-lo.
2. Mètode de càlcul de la força interna — mètode de la secció
Òbviament, la força interna està dins del component. Si voleu resoldre la força interna, heu d'exposar la força interna. D'aquesta manera, utilitzem el mètode de la secció transversal per resoldre la posició de la secció transversal de la força interna segons les necessitats. Hipotèticament talla la secció, el membre original està equilibrat i qualsevol part després del tall també està equilibrada, és a dir, qualsevol part dels dos costats de la secció es troba en un estat equilibrat sota l'acció de la força externa i la força interna sobre la secció. Per tant, podeu agafar qualsevol costat de la secció, estudiar-ne les condicions d'equilibri, establir una equació d'equilibri i resoldre la força interna sobre la secció. Els passos específics per resoldre la secció són els següents.
Tall hipotètic: En la secció transversal on es busca la força interna (normalment la secció transversal), la vareta és imaginària dividida en dos per la secció transversal.
Substitució: Pren una part de manera arbitrària, i l'efecte de la part descartada sobre la part restant es substitueix per la força interna corresponent (força o parella de força) que actua sobre la secció.
Balanç: establiu una equació d'equilibri per a la part restant i calculeu la força interna desconeguda de la vareta a la superfície de tall en funció de la força externa coneguda sobre ella (en aquest moment, la força interna a la superfície de tall és una força externa per a la part restant). Segons el supòsit bàsic d'uniformitat i continuïtat, una força arbitrària s'ha de distribuir contínuament a la secció després del tall, i hi ha forces internes a cada punt de la secció, però només hi ha sis condicions d'equilibri per a un sistema de forces arbitrari a l'espai, i no les podem resoldre totes. La força interna de cada punt. D'acord amb la simplificació del sistema de forces, simplifiquem qualsevol sistema de forces d'aquesta força interna fins a un punt de la secció, normalment fins al baricentre de la secció, i obtenim un vector principal i un moment principal, tal com es mostra a la figura següent.
Prenent el centroide de la secció com a origen, establiu un sistema de coordenades cartesianes tal com es mostra a la figura, l'eix x és perpendicular a la secció transversal, és a dir, al llarg de l'eix de la vareta, i l'eix y i z -els eixos estan en el pla de secció. La descomposició del vector principal als tres eixos de coordenades pot obtenir tres components: la força axial al llarg de l'eix x i la força de tall al llarg de l'eix y i eix z.
imatge
La descomposició dels moments principals al llarg dels tres eixos de coordenades produeix tres components: parell al llarg de l'eix x, moments de flexió al llarg de l'eix y i eix z.
També anomenem forces internes a aquests sis components, però cal tenir en compte que aquests sis components són la força o moment resultant de les forces internes. La resolució de la força interna de la barra més tard és trobar la força axial, la força de tall, el parell i el moment de flexió, perquè aquestes forces internes corresponen a la deformació bàsica de la barra: deformació de tensió i compressió, deformació de cisalla, deformació de torsió, deformació de flexió.
2. El concepte d'estrès
L'esforç és la concentració de distribució de la força interna (l'esforç és per a un determinat "punt", quan volem descriure la tensió d'un punt, hem d'assenyalar la posició d'aquest punt i l'orientació del pla que passa per aquest punt), per descriure la tensió d'un punt de la secció, agafeu una microàrea DA al voltant d'aquest punt, tal com es mostra a la figura. La força resultant del sistema de forces interna sobre aquesta microàrea és DF. Com que aquesta àrea és prou petita, suposem que la força interna es distribueix uniformement, aleshores podem obtenir la tensió mitjana i després prendre el límit de la tensió mitjana per obtenir la tensió total o la tensió total d'aquest punt, la direcció de la La tensió total canvia amb la posició del punt seleccionat. Òbviament, la tensió total és un vector, i la relació entre la seva direcció i la secció és arbitrària. Aleshores descomposem l'esforç total en dos components, un s'anomena esforç normal perpendicular a la secció i l'altre s'anomena esforç tallant tangent a la secció.
estrès significatiu
estrès total (estrès total)
L'esforç total es descomposa en: l'esforç perpendicular a la secció s'anomena "esforç normal", i l'esforç dins de la secció s'anomena "esforç tallant".
La unitat de tensió: Pa, s'utilitza habitualment: MPa, GPa.
3. Desplaçament, deformació i deformació
1. Desplaçament
El canvi de posició d'un punt a l'objecte abans i després de la deformació, el desplaçament en la mecànica de materials té un desplaçament lineal i un desplaçament angular. Com es mostra a la figura següent, s'aplica una força concentrada a l'extrem lliure de la biga en voladís i la biga es doblega i es deforma. Si examinem el desplaçament d'una determinada secció, com ara el desplaçament de l'extrem lliure, és obvi que el baricentre de la secció tindrà un desplaçament cap avall, donant lloc a un desplaçament lineal i, al mateix temps, la direcció normal de la secció també canviarà, és a dir, la secció girarà, donant lloc a un desplaçament angular. desplaçament.
2. Deformació
Canvis de mida i forma d'un objecte sota l'acció d'una força externa.
3. Colar
Per mesurar el grau de deformació en un punt d'un component, la deformació també és per a un determinat "punt".
(1) Deformació lineal (mesura el grau de canvi en la mida d'un punt d'un objecte).
Com es mostra a la figura, examinem qualsevol punt A de la component i prenem qualsevol punt B proper al punt A. La longitud de AB és Dx. El component es deforma sota l'acció de la força externa i els dos punts A i B es desplacen a noves posicions. La distància entre es converteix en Dx més Ds, suposant que la deformació és uniforme dins del rang de Dx, es pot obtenir la deformació lineal mitjana.
Prenem el límit de la fórmula anterior per obtenir la deformació de la línia al punt A
Per als problemes de pla, es mostra un petit rectangle a la figura i la línia d'acció de la força externa es converteix en un rectangle mostrat per una línia de punts (la mida canvia). Si la deformació és uniforme dins del rang de Dx i Dy, hi ha una línia mitjana al llarg de la deformació de les direccions x i y.
imatge
Preneu el límit respectivament per obtenir la deformació lineal en les direccions x i y
imatge
(2) La deformació angular (mesura el grau de canvi en la forma d'un punt en un objecte) també s'anomena deformació de cisalla o deformació de cisalla.
Definit com el canvi d'angle recte.
