Μπορείτε να διακρίνετε ξεκάθαρα τις έννοιες και τις διαφορές μεταξύ της εσωτερικής δύναμης, του στρες και της καταπόνησης; Ελάτε να τα δείτε όλα σήμερα.
1. Η έννοια της εσωτερικής δύναμης
1. Ορισμός
Η εσωτερική δύναμη αναφέρεται στη δύναμη αλληλεπίδρασης (πρόσθετη εσωτερική δύναμη) μεταξύ γειτονικών τμημάτων σε ένα αντικείμενο που προκαλείται από εξωτερική δύναμη. Η δύναμη που ασκείται στη ράβδο από τον έξω κόσμο ονομάζεται εξωτερική δύναμη.
Οποιοδήποτε αντικείμενο αποτελείται από άπειρα πολλά σωματίδια, υπάρχει μια δύναμη αλληλεπίδρασης μεταξύ οποιωνδήποτε δύο γειτονικών σωματιδίων στο συστατικό και το μέγεθος της δύναμης σχετίζεται με τη σχετική θέση των σωματιδίων. Όταν ένα αντικείμενο υποβάλλεται σε εξωτερική δύναμη, το αντικείμενο παραμορφώνεται, η σχετική θέση των εσωτερικών του σωματιδίων αλλάζει και η δύναμη αλληλεπίδρασης μεταξύ τους αλλάζει ανάλογα. Ονομάζουμε την αλλαγή της δύναμης που παράγεται από την εξωτερική δύναμη πρόσθετη εσωτερική δύναμη ή εν συντομία εσωτερική δύναμη.
2. Μέθοδος υπολογισμού της εσωτερικής δύναμης-μέθοδος τομής
Προφανώς, η εσωτερική δύναμη βρίσκεται μέσα στο εξάρτημα. Αν θέλετε να λύσετε την εσωτερική δύναμη, πρέπει να εκθέσετε την εσωτερική δύναμη. Με αυτόν τον τρόπο, χρησιμοποιούμε τη μέθοδο της διατομής για να λύσουμε τη θέση διατομής της εσωτερικής δύναμης ανάλογα με τις ανάγκες. Υποθετικά κόψτε το τμήμα, το αρχικό μέλος είναι ισορροπημένο και οποιοδήποτε μέρος μετά την κοπή είναι επίσης ισορροπημένο, δηλαδή οποιοδήποτε μέρος και στις δύο πλευρές του τμήματος βρίσκεται σε ισορροπημένη κατάσταση υπό την επίδραση της εξωτερικής δύναμης και της εσωτερικής δύναμης στο τμήμα. Επομένως, μπορείτε να πάρετε οποιαδήποτε πλευρά της τομής, να μελετήσετε τις συνθήκες ισορροπίας της, να δημιουργήσετε μια εξίσωση ισορροπίας και να λύσετε την εσωτερική δύναμη στην τομή. Τα συγκεκριμένα βήματα για την επίλυση της ενότητας είναι τα εξής.
Υποθετική τομή: Στη διατομή όπου αναζητείται η εσωτερική δύναμη (συνήθως η διατομή), η ράβδος νοητά χωρίζεται στα δύο από τη διατομή.
Αντικατάσταση: Πάρτε ένα μέρος αυθαίρετα και η επίδραση του απορριφθέντος τμήματος στο υπόλοιπο μέρος αντικαθίσταται από την αντίστοιχη εσωτερική δύναμη (δύναμη ή ζεύγος δύναμης) που ενεργεί στο τμήμα.
Ισορροπία: Καθορίστε μια εξίσωση ισορροπίας για το υπόλοιπο μέρος και υπολογίστε την άγνωστη εσωτερική δύναμη της ράβδου στην επιφάνεια αποκοπής με βάση τη γνωστή εξωτερική δύναμη σε αυτήν (αυτή τη στιγμή, η εσωτερική δύναμη στην επιφάνεια αποκοπής είναι εξωτερική δύναμη για το υπόλοιπο μέρος). Σύμφωνα με τη βασική υπόθεση της ομοιομορφίας και της συνέχειας, μια αυθαίρετη δύναμη θα πρέπει να κατανέμεται συνεχώς στο τμήμα μετά την κοπή, και υπάρχουν εσωτερικές δυνάμεις σε κάθε σημείο του τμήματος, αλλά υπάρχουν μόνο έξι συνθήκες ισορροπίας για ένα σύστημα αυθαίρετης δύναμης στο χώρο, και δεν μπορούμε να τα λύσουμε όλα. Η εσωτερική δύναμη κάθε σημείου. Σύμφωνα με την απλοποίηση του συστήματος δυνάμεων, απλοποιούμε οποιοδήποτε σύστημα δυνάμεων αυτής της εσωτερικής δύναμης σε ένα σημείο της τομής, συνήθως στο κέντρο της τομής, και λαμβάνουμε ένα κύριο διάνυσμα και μια κύρια ροπή, όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα.
Λαμβάνοντας ως αρχή το κέντρο της τομής, δημιουργήστε ένα καρτεσιανό σύστημα συντεταγμένων όπως φαίνεται στο σχήμα, ο άξονας x είναι κάθετος στη διατομή, δηλαδή κατά μήκος του άξονα της ράβδου, και ο άξονας y και z - οι άξονες βρίσκονται στο επίπεδο τομής. Η αποσύνθεση του κύριου διανύσματος στους τρεις άξονες συντεταγμένων μπορεί να φέρει τρεις συνιστώσες: την αξονική δύναμη κατά μήκος του άξονα x και τη δύναμη διάτμησης κατά μήκος του άξονα y και του άξονα z.
εικόνα
Η αποσύνθεση των κύριων ροπών κατά μήκος των τριών αξόνων συντεταγμένων αποδίδει τρία στοιχεία: ροπή κατά μήκος του άξονα x, ροπές κάμψης κατά μήκος του άξονα y και άξονα z.
Ονομάζουμε επίσης αυτές τις έξι συνιστώσες εσωτερικές δυνάμεις, αλλά πρέπει να σημειωθεί ότι αυτές οι έξι συνιστώσες είναι η προκύπτουσα δύναμη ή ροπή εσωτερικών δυνάμεων. Η επίλυση της εσωτερικής δύναμης της ράβδου αργότερα είναι η εύρεση της αξονικής δύναμης, της δύναμης διάτμησης, της ροπής και της ροπής κάμψης, επειδή αυτές οι εσωτερικές δυνάμεις αντιστοιχούν στη βασική παραμόρφωση της ράβδου: παραμόρφωση τάσης και συμπίεσης, παραμόρφωση διάτμησης, παραμόρφωση στρέψης, παραμόρφωση κάμψης.
2. Η έννοια του άγχους
Το άγχος είναι η συγκέντρωση κατανομής της εσωτερικής δύναμης (η τάση είναι για ένα συγκεκριμένο "σημείο", όταν θέλουμε να περιγράψουμε την τάση ενός σημείου, θα πρέπει να επισημάνουμε τη θέση αυτού του σημείου και τον προσανατολισμό του επιπέδου που διέρχεται από αυτό το σημείο) Για να περιγράψετε την τάση ενός σημείου στο τμήμα , πάρτε μια μικροπεριοχή DA γύρω από αυτό το σημείο, όπως φαίνεται στο σχήμα. Η προκύπτουσα δύναμη του συστήματος εσωτερικής δύναμης σε αυτή τη μικροπεριοχή είναι DF. Δεδομένου ότι αυτή η περιοχή είναι αρκετά μικρή, υποθέτουμε ότι η εσωτερική δύναμη είναι ομοιόμορφα κατανεμημένη, τότε μπορούμε να λάβουμε τη μέση τάση και, στη συνέχεια, να πάρουμε το όριο της μέσης τάσης για να λάβουμε τη συνολική τάση ή τη συνολική τάση αυτού του σημείου, την κατεύθυνση της Η συνολική τάση αλλάζει με τη θέση του επιλεγμένου σημείου. Προφανώς, η συνολική τάση είναι ένα διάνυσμα και η σχέση μεταξύ της κατεύθυνσής της και της τομής είναι αυθαίρετη. Στη συνέχεια αποσυνθέτουμε τη συνολική τάση σε δύο συνιστώσες, η μία ονομάζεται κανονική τάση κάθετη στη διατομή και η άλλη ονομάζεται διατμητική τάση εφαπτομένη στην τομή.
σημαίνει άγχος
ολικό στρες (ολικό στρες)
Η ολική τάση διασπάται σε: η κάθετη τάση στη διατομή ονομάζεται «κανονική τάση» και η τάση μέσα στη διατομή ονομάζεται «διατμητική τάση».
Η μονάδα τάσης: Pa, συνήθως χρησιμοποιείται: MPa, GPa.
3. Μετατόπιση, παραμόρφωση και καταπόνηση
1. Μετατόπιση
Η αλλαγή θέσης ενός σημείου στο αντικείμενο πριν και μετά την παραμόρφωση, η μετατόπιση στη μηχανική των υλικών έχει γραμμική μετατόπιση και γωνιακή μετατόπιση. Όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα, μια συγκεντρωμένη δύναμη εφαρμόζεται στο ελεύθερο άκρο της δοκού προβόλου και η δοκός κάμπτεται και παραμορφώνεται. Αν εξετάσουμε τη μετατόπιση ενός συγκεκριμένου τμήματος, όπως η μετατόπιση του ελεύθερου άκρου, είναι προφανές ότι το κέντρο του τμήματος θα έχει μετατόπιση προς τα κάτω, με αποτέλεσμα μια γραμμική μετατόπιση και ταυτόχρονα, την κανονική διεύθυνση του θα αλλάξει και το τμήμα, δηλαδή το τμήμα θα περιστραφεί, με αποτέλεσμα μια γωνιακή μετατόπιση. μετατόπιση.
2. Παραμόρφωση
Αλλαγές στο μέγεθος και το σχήμα ενός αντικειμένου υπό την επίδραση εξωτερικής δύναμης.
3. Στέλεχος
Για τη μέτρηση του βαθμού παραμόρφωσης σε ένα σημείο ενός εξαρτήματος, η τάση είναι επίσης για ένα συγκεκριμένο "σημείο".
(1) Γραμμική παραμόρφωση (μετράει τον βαθμό αλλαγής του μεγέθους ενός σημείου σε ένα αντικείμενο).
Όπως φαίνεται στο σχήμα, εξετάζουμε οποιοδήποτε σημείο Α της συνιστώσας και παίρνουμε οποιοδήποτε σημείο Β κοντά στο σημείο Α. Το μήκος του ΑΒ είναι Dx. Το εξάρτημα παραμορφώνεται υπό την επίδραση εξωτερικής δύναμης και τα δύο σημεία Α και Β μετατοπίζονται σε νέες θέσεις. Η απόσταση μεταξύ γίνεται Dx συν Ds, υποθέτοντας ότι η παραμόρφωση είναι ομοιόμορφη εντός του εύρους Dx, μπορεί να ληφθεί η μέση γραμμική τάση
Παίρνουμε το όριο του παραπάνω τύπου για να πάρουμε την ευθύγραμμη τάση στο σημείο Α
Για προβλήματα επιπέδου, ένα μικρό ορθογώνιο φαίνεται στο σχήμα και η γραμμή δράσης της εξωτερικής δύναμης γίνεται ορθογώνιο που φαίνεται με μια διακεκομμένη γραμμή (το μέγεθος αλλάζει). Εάν η παραμόρφωση είναι ομοιόμορφη εντός της περιοχής Dx και Dy, υπάρχει μια μέση γραμμή κατά μήκος της τάσης των κατευθύνσεων x και y.
εικόνα
Πάρτε το όριο αντίστοιχα για να πάρετε τη γραμμική τάση στις κατευθύνσεις x και y
εικόνα
(2) Η γωνιακή παραμόρφωση (μετράει τον βαθμό αλλαγής του σχήματος ενός σημείου σε ένα αντικείμενο) ονομάζεται επίσης διατμητική τάση ή διάτμηση.
Ορίζεται ως η αλλαγή στη σωστή γωνία.
