Ar galite aiškiai atskirti sąvokas ir skirtumus tarp vidinės jėgos, streso ir įtampos? Ateikite pamatyti visa tai šiandien.
1. Vidinės jėgos samprata
1. Apibrėžimas
Vidinė jėga reiškia sąveikos jėgą (papildomą vidinę jėgą) tarp gretimų objekto dalių, kurią sukelia išorinė jėga. Jėga, kurią strypą veikia išorinis pasaulis, vadinama išorine jėga.
Bet kuris objektas susideda iš be galo daug dalelių, yra sąveikos jėga tarp bet kurių dviejų gretimų komponento dalelių, o jėgos dydis yra susijęs su santykine dalelių padėtimi. Kai objektą veikia išorinė jėga, objektas deformuojasi, keičiasi jo vidinių dalelių santykinė padėtis ir atitinkamai keičiasi tarpusavio sąveikos jėga. Išorinės jėgos sukeliamos jėgos pasikeitimą vadiname papildoma vidine jėga arba trumpiau vidine jėga.
2. Vidinės jėgos skaičiavimo metodas – pjūvio metodas
Akivaizdu, kad vidinė jėga yra komponento viduje. Jei norite išspręsti vidinę jėgą, turite atskleisti vidinę jėgą. Tokiu būdu skerspjūvio metodu sprendžiame vidinės jėgos skerspjūvio padėtį pagal poreikius. Hipotetiškai nupjaukite sekciją, pradinis elementas yra subalansuotas, o bet kuri dalis po pjovimo taip pat yra subalansuota, tai yra, bet kuri dalis abiejose sekcijos pusėse yra subalansuota, veikiant išorinei jėgai ir vidinei sekcijai. Todėl galite paimti bet kurią atkarpos pusę, ištirti jos pusiausvyros sąlygas, nustatyti pusiausvyros lygtį ir išspręsti vidinę atkarpos jėgą. Konkretūs skyriaus sprendimo veiksmai yra tokie.
Hipotetinis pjūvis: skerspjūvyje, kuriame ieškoma vidinės jėgos (dažniausiai skerspjūvio), strypas pagal skerspjūvį įsivaizduojamas padalytas į dvi dalis.
Pakeitimas: Paimkite dalį savavališkai, o išmestos dalies poveikis likusiai daliai pakeičiamas atitinkama vidine jėga (jėga arba jėgos pora), veikiančia atkarpą.
Pusiausvyra: nustatykite likusios dalies pusiausvyros lygtį ir apskaičiuokite nežinomą vidinę strypo jėgą pjovimo paviršiuje, remdamiesi žinoma išorine jėga (šiuo metu vidinė jėga, veikianti pjovimo paviršių, yra išorinė jėga likusiai daliai). Remiantis pagrindine vienodumo ir tęstinumo prielaida, savavališka jėga turėtų būti nuolat paskirstyta atkarpoje po pjovimo, o vidinių jėgų yra kiekviename pjūvio taške, tačiau yra tik šešios pusiausvyros sąlygos savavališkai jėgų sistemai erdvėje. ir mes negalime jų visų išspręsti. Kiekvieno taško vidinė jėga. Pagal jėgų sistemos supaprastinimą bet kurią šios vidinės jėgos jėgų sistemą supaprastiname iki pjūvio taško, dažniausiai iki pjūvio centroido, ir gauname pagrindinį vektorių bei pagrindinį momentą, kaip parodyta paveikslėlyje žemiau.
Atsižvelgdami į pjūvio centroidą kaip pradžios tašką, nustatykite Dekarto koordinačių sistemą, kaip parodyta paveikslėlyje, x ašis yra statmena skerspjūviui, ty išilgai strypo ašies, o y ašis ir z -ašis yra pjūvio plokštumoje. Išskaidžius pagrindinį vektorių į tris koordinačių ašis, galima gauti tris komponentus: ašinę jėgą išilgai x ašies ir šlyties jėgą išilgai y ašies ir z ašių.
paveikslėlį
Išskaidžius pagrindinius momentus išilgai trijų koordinačių ašių, gaunami trys komponentai: sukimo momentas išilgai x ašies, lenkimo momentai išilgai y ašies ir z ašies.
Šiuos šešis komponentus taip pat vadiname vidinėmis jėgomis, tačiau reikia pažymėti, kad šie šeši komponentai yra vidinių jėgų atstojamoji jėga arba momentas. Vėliau sprendžiant strypo vidinę jėgą reikia rasti ašinę jėgą, šlyties jėgą, sukimo momentą ir lenkimo momentą, nes šios vidinės jėgos atitinka pagrindinę strypo deformaciją: tempimo ir gniuždymo deformaciją, šlyties deformaciją, sukimo deformaciją, lenkimo deformaciją.
2. Streso samprata
Įtempis yra vidinės jėgos pasiskirstymo koncentracija (įtempis skirtas tam tikram „taškui“, kai norime apibūdinti taško įtempį, turime nurodyti šio taško padėtį ir per šį tašką einančios plokštumos orientaciją), Norėdami apibūdinti atkarpos taško įtempį, aplink šį tašką paimkite mikrosritį DA, kaip parodyta paveikslėlyje. Vidinės jėgų sistemos atsirandanti jėga šioje mikrozonoje yra DF. Kadangi šis plotas yra pakankamai mažas, darome prielaidą, kad vidinė jėga pasiskirsto tolygiai, tada galime gauti vidutinį įtempį, o tada paimti vidutinio įtempio ribą, kad gautume bendrą įtempį arba bendrą šio taško įtempį, t. bendras įtempis keičiasi atsižvelgiant į pasirinkto taško padėtį. Akivaizdu, kad bendras įtempis yra vektorius, o santykis tarp jo krypties ir atkarpos yra savavališkas. Tada suskaidome bendrą įtempį į du komponentus, vienas vadinamas normaliuoju įtempimu, statmenu pjūviui, o kitas vadinamas pjūvio šlyties įtempimu.
reiškia stresą
bendras stresas (visiškas stresas)
Bendras įtempis skaidomas į: pjūviui statmenas įtempis vadinamas „normaliu įtempimu“, o pjūvio viduje esantis įtempis vadinamas „šlyties įtempimu“.
Įtempių vienetas: Pa, dažniausiai naudojamas: MPa, GPa.
3. Poslinkis, deformacija ir deformacija
1. Poslinkis
Taško padėties pasikeitimas objekte prieš ir po deformacijos, poslinkis medžiagų mechanikoje turi tiesinį poslinkį ir kampinį poslinkį. Kaip parodyta žemiau esančiame paveikslėlyje, koncentruota jėga veikia laisvą konsolės sijos galą, o sija sulinksta ir deformuojasi. Jei panagrinėsime tam tikros sekcijos poslinkį, pvz., laisvojo galo poslinkį, akivaizdu, kad pjūvio centroidas pasislinks žemyn, todėl bus tiesinis poslinkis, o kartu ir normalioji kryptis. sekcija taip pat pasikeis, tai yra, sekcija pasisuks, dėl to bus kampinis poslinkis. poslinkis.
2. Deformacija
Objekto dydžio ir formos pokyčiai veikiant išorinei jėgai.
3. Nukoškite
Norint išmatuoti deformacijos laipsnį komponento taške, deformacija taip pat skirta tam tikram „taškui“.
(1) Tiesinė deformacija (matuoja objekto taško dydžio kitimo laipsnį).
Kaip parodyta paveikslėlyje, tiriame bet kurį komponento tašką A ir paimame bet kurį tašką B šalia taško A. AB ilgis yra Dx. Komponentas deformuojasi veikiant išorinei jėgai, ir abu taškai A ir B pasislenka į naujas pozicijas. Atstumas tarp tampa Dx plius Ds, darant prielaidą, kad deformacija yra vienoda Dx diapazone, galima gauti vidutinę tiesinę deformaciją
Imame aukščiau pateiktos formulės ribą, kad gautume linijos įtempimą taške A
Plokštumos uždaviniams paveiksle pavaizduotas mažas stačiakampis, o išorinės jėgos veikimo linija tampa stačiakampiu, pavaizduotu punktyrine linija (dydis keičiasi). Jei deformacija yra vienoda Dx ir Dy diapazone, išilgai x ir y krypčių deformacijos yra vidutinė linija.
paveikslėlį
Atitinkamai paimkite ribą, kad gautumėte tiesinę deformaciją x ir y kryptimis
paveikslėlį
(2) Kampinė deformacija (matuoja objekto taško formos kitimo laipsnį) dar vadinama šlyties deformacija arba šlyties deformacija.
Apibrėžiamas kaip stačiojo kampo pokytis.
