Dokážete jasne rozlíšiť pojmy a rozdiely medzi vnútornou silou, stresom a napätím? Príďte si to všetko pozrieť ešte dnes.
1. Pojem vnútornej sily
1. Definícia
Vnútorná sila sa vzťahuje na interakčnú silu (dodatočnú vnútornú silu) medzi susednými časťami objektu spôsobenú vonkajšou silou. Sila, ktorou na tyč pôsobí vonkajší svet, sa nazýva vonkajšia sila.
Akýkoľvek objekt je zložený z nekonečne mnohých častíc, medzi ľubovoľnými dvoma susednými časticami v komponente existuje sila interakcie a veľkosť sily súvisí s relatívnou polohou častíc. Keď je objekt vystavený vonkajšej sile, objekt sa deformuje, mení sa relatívna poloha jeho vnútorných častíc a podľa toho sa mení aj sila interakcie medzi nimi. Zmenu sily vyvolanej vonkajšou silou nazývame dodatočná vnútorná sila alebo skrátene vnútorná sila.
2. Metóda výpočtu vnútornej sily – metóda rezu
Je zrejmé, že vnútorná sila je vo vnútri komponentu. Ak chcete vyriešiť vnútornú silu, musíte vnútornú silu odhaliť. Takto riešime prierezovou metódou podľa potreby polohu prierezu vnútornej sily. Hypoteticky prerežte sekciu, pôvodný prvok je vyvážený a akákoľvek časť po rezaní je tiež vyvážená, to znamená, že ktorákoľvek časť na oboch stranách sekcie je v rovnovážnom stave pôsobením vonkajšej sily a vnútornej sily na sekciu. Preto si môžete vziať ktorúkoľvek stranu rezu, študovať jeho rovnovážne podmienky, zostaviť rovnovážnu rovnicu a vyriešiť vnútornú silu na reze. Konkrétne kroky na vyriešenie sekcie sú nasledovné.
Hypotetický rez: V priereze, kde sa hľadá vnútorná sila (zvyčajne prierez), je tyč pomyselne rozdelená na dve časti prierezom.
Náhrada: Vezmi diel ľubovoľne a účinok vyradeného dielu na zostávajúci diel sa nahradí zodpovedajúcou vnútornou silou (sila alebo sila dvojica), ktorá pôsobí na daný úsek.
Rovnováha: Vytvorte rovnovážnu rovnicu pre zostávajúcu časť a vypočítajte neznámu vnútornú silu tyče na povrchu rezu na základe známej vonkajšej sily na ňom (v súčasnosti je vnútorná sila na povrchu rezu vonkajšia sila pre zostávajúcu časť). Podľa základného predpokladu rovnomernosti a spojitosti by mala byť ľubovoľná sila po rezaní plynule rozložená na rez a v každom bode rezu sú vnútorné sily, ale pre ľubovoľný silový systém v priestore existuje iba šesť podmienok rovnováhy, a nemôžeme vyriešiť všetky. Vnútorná sila každého bodu. Podľa zjednodušenia silového systému zjednodušíme akýkoľvek silový systém tejto vnútornej sily do bodu rezu, zvyčajne do ťažiska rezu, a získame hlavný vektor a hlavný moment, ako je znázornené na obrázku nižšie.
Ak vezmeme za počiatok ťažisko rezu, vytvorte kartézsky súradnicový systém, ako je znázornené na obrázku, os x je kolmá na prierez, to znamená pozdĺž osi tyče, a os y a z -os sú v rovine rezu. Rozložením hlavného vektora na tri súradnicové osi možno získať tri zložky: osovú silu pozdĺž osi x a šmykovú silu pozdĺž osi y a osi z.
obrázok
Rozložením hlavných momentov pozdĺž troch súradnicových osí sa získajú tri zložky: krútiaci moment pozdĺž osi x, ohybové momenty pozdĺž osi y a os z.
Týchto šesť zložiek nazývame aj vnútorné sily, no treba si uvedomiť, že týchto šesť zložiek je výsledná sila alebo moment vnútorných síl. Pri neskoršom riešení vnútornej sily tyče je potrebné nájsť osovú silu, šmykovú silu, krútiaci moment a ohybový moment, pretože tieto vnútorné sily zodpovedajú základnej deformácii tyče: ťahová a tlaková deformácia, šmyková deformácia, torzná deformácia, ohybová deformácia.
2. Pojem stres
Napätie je distribučná koncentrácia vnútornej sily (napätie je pre určitý "bod", keď chceme popísať napätie bodu, mali by sme poukázať na polohu tohto bodu a orientáciu roviny prechádzajúcej týmto bodom), aby ste popísali napätie bodu na reze, zoberte mikrooblasť DA okolo tohto bodu, ako je znázornené na obrázku. Výsledná sila systému vnútorných síl na túto mikroplochu je DF. Keďže táto oblasť je dostatočne malá, predpokladáme, že vnútorná sila je rovnomerne rozložená, potom môžeme získať priemerné napätie a potom zobrať hranicu priemerného napätia, aby sme získali celkové napätie alebo celkové napätie tohto bodu, smer smeru celkové napätie sa mení s polohou zvoleného bodu. Je zrejmé, že celkové napätie je vektor a vzťah medzi jeho smerom a prierezom je ľubovoľný. Celkové napätie potom rozložíme na dve zložky, jedna sa nazýva normálové napätie kolmé na prierez a druhá sa nazýva šmykové napätie dotýkajúce sa prierezu.
stredný stres
celkový stres (totálny stres)
Celkové napätie sa rozloží na: napätie kolmé na prierez sa nazýva „normálne napätie“ a napätie vo vnútri prierezu sa nazýva „šmykové napätie“.
Jednotka napätia: Pa, zvyčajne používaná: MPa, GPa.
3. Posun, deformácia a deformácia
1. Výtlak
Zmena polohy bodu v objekte pred a po deformácii, posunutie v materiálovej mechanike má lineárne posunutie a uhlové posunutie. Ako je znázornené na obrázku nižšie, na voľný koniec konzolového nosníka pôsobí sústredená sila a nosník sa ohýba a deformuje. Ak skúmame posunutie určitého úseku, ako napríklad posunutie voľného konca, je zrejmé, že ťažisko úseku bude mať posunutie smerom nadol, čo bude mať za následok lineárne posunutie a zároveň normálny smer sekcia sa tiež zmení, to znamená, že sekcia sa bude otáčať, čo má za následok uhlové posunutie. posunutie.
2. Deformácia
Zmeny veľkosti a tvaru objektu pôsobením vonkajšej sily.
3. Precedíme
Na meranie stupňa deformácie v bode súčiastky je napätie tiež pre určitý „bod“.
(1) Lineárne napätie (meria stupeň zmeny veľkosti bodu v objekte).
Ako je znázornené na obrázku, preskúmame ľubovoľný bod A v komponente a vezmeme ľubovoľný bod B blízko bodu A. Dĺžka AB je Dx. Komponent sa pôsobením vonkajšej sily deformuje a oba body A aj B sa posunú do nových polôh. Vzdialenosť medzi sa stáva Dx plus Ds, za predpokladu, že deformácia je rovnomerná v rozsahu Dx, možno získať priemerné lineárne napätie
Vezmeme limit vyššie uvedeného vzorca, aby sme získali napätie čiary v bode A
V prípade rovinných úloh je na obrázku znázornený malý obdĺžnik a čiara pôsobenia vonkajšej sily sa zmení na obdĺžnik znázornený bodkovanou čiarou (veľkosť sa zmení). Ak je deformácia rovnomerná v rozsahu Dx a Dy, existuje priemerná čiara pozdĺž deformácie v smere x a y.
obrázok
Zoberte limit, aby ste získali lineárne napätie v smeroch x a y
obrázok
(2) Uhlové pretvorenie (meria mieru zmeny tvaru bodu v predmete) sa nazýva aj šmykové pretvorenie alebo šmykové pretvorenie.
Definované ako zmena pravého uhla.
