杆件变形的概念.ppt

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1、基本构件内力分析,2011建工专业主讲:于艳春,建筑结构物中构件的要求:1.强度要求:外力作用下不会破坏.构件抵抗破坏能力的要求.2.刚度要求:外力作用下构件变形不超过一定的范围,构件抵抗变形能力的要求.3.稳定性要求:构件在外力作用下,其原有平衡状态不能丧失,即构件抵抗丧失稳定性能力的要求.由此才能达到建筑结构安全使用的目的.,第一讲 杆件变形的概念,1.变形体及其基本假设1.1变形体 工程上所用的构件都是由固体材料制成的，如钢、铸铁、木材、混凝土等，它们在外力作用下会或多或少地产生变形，有些变形可直接观察到，有些变形可以通过仪器测出。在外力作用下，会产生变形的固体称为变形固体。,在静力学中

2、，由于研究的是物体在力作用下平衡的问题。物体的微小变形对研究这种问题的影响是很小的，可以作为次要因素忽略。因此，认为物体在外力作用下，大小形状都不发生变化，而把物体视为一个刚体来进行理论分析。在构件内力分析中，由于主要研究的是构件在外力作用下的强度、刚度和稳定性的问题。对于这类问题，即使是微小的变形往往也是主要影响的因素之一，必须予以考虑而不能忽略。因此，在构件内力分析中，必须将组成构件的各种固体视为变形固体。,1.2变形分类：,变形固体在外力作用下会产生两种不同性质的变形：一种是外力消除时，变形随着消失，这种变形称为弹性变形；另一种是外力消除后，不能消失的变形称为塑性变形。一般情况下，物体受

3、力后，即有弹性变形，又有塑性变形。弹性变形 可恢复原状塑性变形 不可恢复,1.2 基本假设,1.均匀连续性假设物体内部连续不断地充满着均匀的物质,且在各点处材料的性质完全相同.2.各向同性假设组成物体的材料沿各个方向都具有相同的力学性质.3.弹性假设当作用于物体上的外力不超过某一限度时,将各物体看成是完全弹性体.完全弹性体（理想弹性体）：只产生弹性变形的物体,2 杆件变形的基本形式,2.1 杆件 建筑力学中的主要研究对象是杆件.杆件:长度远大于其他两个方向尺寸的变形体.如房屋中的梁,柱,屋架中的各根杆等.杆件的形状和尺寸由横截面和轴线两个主要几何元素来描述.,一个方向的尺寸远大于其它两个方向的

4、尺寸的构件,截面几何中心,x,横截面,圆截面等直杆,长方形截面等直杆,变截面直杆,杆件的基本认识,重点,轴线,。,轴线为直线,横截面相同:等直杆,作用在杆上的外力是多种多样的，因此，杆件的变形也是多种多样的。但总不外乎是由下列四种基本变形之一，或者是几种基本变形形式的组合。,2.2 杆件变形的基本形式,杆件变形的形式,1、基本变形 轴向拉伸与压缩 剪切变形 扭转变形 弯曲变形 2、组合变形 同时发生两种或两种以上的变形形式,轴向拉伸与压缩,剪切,扭转,弯曲,一、轴向拉伸和轴向压缩,1、受力特点：外力或某截面上合外力的作用线重合在杆件的轴线上,2、变形特点：主要变形为轴向伸长或缩短,拉杆,压杆,

5、。,轴向拉压在工程中的应用,。,屋架结构中的拉压杆,塔式结构中的拉压杆,桥梁结构中的拉杆,二、剪切 在一对相距很近、大小相等、方向相反的横向外力作用下，杆件的主要变形是横截面沿外力作用方向发生错动。这种变形形式称为剪切,受力特点：反向外力垂直于杆件轴线并相互平行且相距很近。变形特点：两外力间的截面沿外力方向产生相对错动,螺栓,连接键,销钉,三、扭转 在一对大小相等、方向相反、位于垂直于杆轴线的两平面内的外力偶作用下，杆的任意横截面将绕轴线发生相对转动，而轴线仍维持直线，这种变形形式称为扭转。,扭 转 变 形,受力特点：由垂直于杆轴线平面内的力偶作用引起的,变形特点：相邻横截面绕杆轴产生相对旋转

6、变形。,对称扳手拧紧镙帽,自行车中轴受扭,桥体发生扭转变形,四、弯曲 在位于杆的纵向平面内的力或力偶作用下，杆件的轴线由直线弯曲成曲线，这种变形形式称为弯曲。,受力特点：垂直于轴线的外力都作用在同一纵向对称面内变形特点：杆轴由直线变成平面曲线,计算简图,阳台梁是受弯构件,阳 台,计算简图,3 内力,截面法,3.1 内力的概念,内力是杆件在外力作用下,相连两部分之间的相互作用力.原有内力:物体在受到外力之前，内部就存在着内力,附加内力：在原有内力的基础上，又添加了新的内力,由于外力作用使杆件相连两部分之间相互作用力产生的改变量，称为“附加内力”，简称为内力。,F原有内力,课程所谈内力只是,F 附

7、加内力,由于外力的作用使杆件内部一部分和另一部分之间出现的相互作用力叫附加内力，简称内力,。,内力是由外力引起的,内力的大小随外力的增大.变形的增大而增大.但是,对任一杆件来说，内力的增大是有限度的,超过此限度,杆件就要破坏.所以研究杆件的承载能力必须先求出内力.因此，要进行构件的强度计算就必须先分析构件的内力。,3.2 截面法,确定杆件某一截面中的内力.可以假象地将杆件沿需求内力的截面截开,将杆件分为两部分,去其中任一部分作为研究对象.此时,截面上的内力被显示了出来,并成为研究对象上的外力.再由静力平衡条件求出此内力.,求内力的基本方法-截面法,假想用一截面将物体截开为两部分，取其中一部分为研究对象，利用平衡条件求解截面内力的方法称截面法。,（3）列出研究对象的平衡方程，并求解内力。,截面法包括以下三个步骤：,（1）沿所求内力的截面假想地将杆件截成两部分,（2）取出任一部分为研究对象，并在截开面上用内力代替弃去部分对该部分的作用,由F=0得 FN+F=0,FN=F,左段,左段,右段,右段,由F=0得 FN+F=0,FN=F,F,I,F,II,SFX=0,截面法,。,SFX=0,切取,平力,算计,作业：课后复习思考题,