《桿件變形的概念》PPT課件.ppt
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基本構件內(nèi)力分析,2011建工專業(yè)主講:于艷春,,,建筑結構物中構件的要求:1.強度要求:外力作用下不會破壞.構件抵抗破壞能力的要求.2.剛度要求:外力作用下構件變形不超過一定的范圍,構件抵抗變形能力的要求.3.穩(wěn)定性要求:構件在外力作用下,其原有平衡狀態(tài)不能喪失,即構件抵抗喪失穩(wěn)定性能力的要求.由此才能達到建筑結構安全使用的目的.,第一講桿件變形的概念,1.變形體及其基本假設1.1變形體工程上所用的構件都是由固體材料制成的,如鋼、鑄鐵、木材、混凝土等,它們在外力作用下會或多或少地產(chǎn)生變形,有些變形可直接觀察到,有些變形可以通過儀器測出。在外力作用下,會產(chǎn)生變形的固體稱為變形固體。,在靜力學中,由于研究的是物體在力作用下平衡的問題。物體的微小變形對研究這種問題的影響是很小的,可以作為次要因素忽略。因此,認為物體在外力作用下,大小形狀都不發(fā)生變化,而把物體視為一個剛體來進行理論分析。在構件內(nèi)力分析中,由于主要研究的是構件在外力作用下的強度、剛度和穩(wěn)定性的問題。對于這類問題,即使是微小的變形往往也是主要影響的因素之一,必須予以考慮而不能忽略。因此,在構件內(nèi)力分析中,必須將組成構件的各種固體視為變形固體。,1.2變形分類:,變形固體在外力作用下會產(chǎn)生兩種不同性質(zhì)的變形:一種是外力消除時,變形隨著消失,這種變形稱為彈性變形;另一種是外力消除后,不能消失的變形稱為塑性變形。一般情況下,物體受力后,即有彈性變形,又有塑性變形。彈性變形可恢復原狀塑性變形不可恢復,1.2基本假設,1.均勻連續(xù)性假設物體內(nèi)部連續(xù)不斷地充滿著均勻的物質(zhì),且在各點處材料的性質(zhì)完全相同.2.各向同性假設組成物體的材料沿各個方向都具有相同的力學性質(zhì).3.彈性假設當作用于物體上的外力不超過某一限度時,將各物體看成是完全彈性體.完全彈性體(理想彈性體):只產(chǎn)生彈性變形的物體,2桿件變形的基本形式,2.1桿件建筑力學中的主要研究對象是桿件.桿件:長度遠大于其他兩個方向尺寸的變形體.如房屋中的梁,柱,屋架中的各根桿等.桿件的形狀和尺寸由橫截面和軸線兩個主要幾何元素來描述.,,,,一個方向的尺寸遠大于其它兩個方向的尺寸的構件,,截面幾何中心,,,,,x,橫截面,,,,圓截面等直桿,,長方形截面等直桿,,變截面直桿,桿件的基本認識,,,重點,,軸線,。。。。,軸線為直線,橫截面相同:等直桿,,作用在桿上的外力是多種多樣的,因此,桿件的變形也是多種多樣的。但總不外乎是由下列四種基本變形之一,或者是幾種基本變形形式的組合。,2.2桿件變形的基本形式,桿件變形的形式,1、基本變形軸向拉伸與壓縮剪切變形扭轉變形彎曲變形2、組合變形同時發(fā)生兩種或兩種以上的變形形式,軸向拉伸與壓縮,剪切,扭轉,彎曲,,一、軸向拉伸和軸向壓縮,,1、受力特點:外力或某截面上合外力的作用線重合在桿件的軸線上,2、變形特點:主要變形為軸向伸長或縮短,拉桿,壓桿,。,,,軸向拉壓在工程中的應用,。,,,屋架結構中的拉壓桿,,,塔式結構中的拉壓桿,,,橋梁結構中的拉桿,二、剪切在一對相距很近、大小相等、方向相反的橫向外力作用下,桿件的主要變形是橫截面沿外力作用方向發(fā)生錯動。這種變形形式稱為剪切,,受力特點:反向外力垂直于桿件軸線并相互平行且相距很近。變形特點:兩外力間的截面沿外力方向產(chǎn)生相對錯動,,,,螺栓,,連接鍵,銷釘,,,,三、扭轉在一對大小相等、方向相反、位于垂直于桿軸線的兩平面內(nèi)的外力偶作用下,桿的任意橫截面將繞軸線發(fā)生相對轉動,而軸線仍維持直線,這種變形形式稱為扭轉。,,,扭轉變形,受力特點:由垂直于桿軸線平面內(nèi)的力偶作用引起的,變形特點:相鄰橫截面繞桿軸產(chǎn)生相對旋轉變形。,,,,,,,,,對稱扳手擰緊鏍帽,自行車中軸受扭,,,,,橋體發(fā)生扭轉變形,,,四、彎曲在位于桿的縱向平面內(nèi)的力或力偶作用下,桿件的軸線由直線彎曲成曲線,這種變形形式稱為彎曲。,,受力特點:垂直于軸線的外力都作用在同一縱向?qū)ΨQ面內(nèi)變形特點:桿軸由直線變成平面曲線,,,計算簡圖,,,,,陽臺梁是受彎構件,陽臺,計算簡圖,,,3內(nèi)力,截面法,3.1內(nèi)力的概念,內(nèi)力是桿件在外力作用下,相連兩部分之間的相互作用力.原有內(nèi)力:物體在受到外力之前,內(nèi)部就存在著內(nèi)力,附加內(nèi)力:在原有內(nèi)力的基礎上,又添加了新的內(nèi)力,由于外力作用使桿件相連兩部分之間相互作用力產(chǎn)生的改變量,稱為“附加內(nèi)力”,簡稱為內(nèi)力。,F——原有內(nèi)力,課程所談內(nèi)力只是,F附加內(nèi)力,,,,由于外力的作用使桿件內(nèi)部一部分和另一部分之間出現(xiàn)的相互作用力叫附加內(nèi)力,簡稱內(nèi)力,,,,,。,內(nèi)力是由外力引起的,內(nèi)力的大小隨外力的增大.變形的增大而增大.但是,對任一桿件來說,內(nèi)力的增大是有限度的,超過此限度,桿件就要破壞.所以研究桿件的承載能力必須先求出內(nèi)力.因此,要進行構件的強度計算就必須先分析構件的內(nèi)力。,3.2截面法,確定桿件某一截面中的內(nèi)力.可以假象地將桿件沿需求內(nèi)力的截面截開,將桿件分為兩部分,去其中任一部分作為研究對象.此時,截面上的內(nèi)力被顯示了出來,并成為研究對象上的外力.再由靜力平衡條件求出此內(nèi)力.,,,,求內(nèi)力的基本方法-----截面法,假想用一截面將物體截開為兩部分,取其中一部分為研究對象,利用平衡條件求解截面內(nèi)力的方法稱截面法。,(3)列出研究對象的平衡方程,并求解內(nèi)力。,截面法包括以下三個步驟:,(1)沿所求內(nèi)力的截面假想地將桿件截成兩部分,(2)取出任一部分為研究對象,并在截開面上用內(nèi)力代替棄去部分對該部分的作用,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,算計,作業(yè):課后復習思考題,- 配套講稿:
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