工程力学基础 课件 任务3.1 认识杆件的变形

任务3.1直杆轴向拉伸与压缩认识杆件的变形在体育活动中，为了能够让手臂的肌肉变得更加结实有力，我们会做一些加强臂力的锻炼，比如手拉拉力器，如图3-1-1所示；双臂吊杆，如图3-1-2所示；双手撑地倒立起来，如图3-1-3所示。当我们长期做这些锻炼后，胳膊有什么样的感觉，胳膊的形状有改变吗？那么，怎么分析胳膊的受力？图3-1-1

手拉拉力器图3-1-2双臂吊杆图3-1-3双手撑地倒立生活中，你见过哪些情况下有拉伸与压缩现象？产生拉伸或压缩后，会有哪些变形现象？一、杆件的四种基本变形工程中，我们将其中长度方向的尺寸远大于其它其他两个方向的构件称为杆件。轴线是直线的杆件成为称为直杆，例如房屋中的梁、柱等等。杆件在不同的受力情况下，将会产生不同的变形，但在工程中，杆件的基本变形有以下四种形式。轴向拉伸或压缩剪切扭转弯曲当杆件受到大小相等、方向相反、作用线与杆件轴线重合的一对外力作用时，杆件会沿轴线方向产生伸长或缩短，这种变形称为轴向拉伸或压缩。杆件发生轴向拉伸变形，如图1所示；杆件发生轴向压缩变形，如图2所示。

一、杆件的四种基本变形1.轴向拉伸或压缩图1图2如：悬索桥的吊索起重机的支撑杆都是二力杆，在受力后将产生轴向拉伸或压缩变形。一、杆件的四种基本变形1.轴向拉伸或压缩悬索桥吊索（拉伸）起重机支撑杆（压缩）当杆件受到一对大小相等、方向相反、作用线垂直于杆件轴线且距离很近的横向力作用时，杆件的横截面将沿外力方向发生相互错动，这种变形称为剪切，如图1所示。生活中常见的剪切变形，如用剪刀修剪植物（图2），植物产生了剪切变形。一、杆件的四种基本变形2.剪切图1剪切受力图图2剪刀修剪植物当杆件受到大小相等、转向相反、位于垂直杆件轴线的两个平面内的一对力偶作用时，杆件的横截面将产生绕轴线的相对转动，这种变形称为扭转，如图1所示。生活中常见的扭转变形，如拆轮胎时用十字扳手拧螺栓的时，十字扳手就是扭转变形构件（图2）。一、杆件的四种基本变形3.扭转图1图2当构件受到垂直于杆轴线的横向荷载作用时，杆件轴线将由直线变为曲线，这种变形称为弯曲，如图1所示。如桥式起重机的横梁，如图2所示，当起重机吊物体时，将产生弯曲变形。一、杆件的四种基本变形4.弯曲图1图2二、组合变形实际工程中，构件在荷载作用下通常会同时产生两种或两种以上的基本变形，称为组合变形。工程实际中常见的组合变形形式有：斜弯曲或称双向弯曲（图3-1-12所示）、拉（压）与弯曲的组合（图3-1-13所示）、弯曲与扭转的组合（图3-1-14所示）等。图3-1-12斜弯曲图3-1-13拉（压）与弯曲的组合图3-1-13弯曲与扭转的组合二、组合变形当轴向压力的作用线偏离受压构件的轴线时，此受压构件称为偏心受压构件。偏心压力可以分解为过截面中心的力和一个弯矩的组合。既受压又受弯的柱子，就是偏心受压构件。常见的有边柱，如图1所示；排架柱，如图2所示等。图2排架柱图1边柱图分析步骤受力分析受力图示第一步取出分离体单独取出牛腿边柱

第二步做牛腿边柱受力分析承受柱的自重和屋架传来的荷载作用F1吊车梁传来的荷载作用F2第三步绘制牛腿边柱受力图

第四步组合变形受力分析同时产