Kun je de concepten en verschillen tussen interne kracht, stress en spanning duidelijk onderscheiden? Kom het vandaag allemaal bekijken.
1. Het concept van interne kracht
1. Definitie
Interne kracht verwijst naar de interactiekracht (extra interne kracht) tussen aangrenzende delen in een object veroorzaakt door externe kracht. De kracht die door de buitenwereld op de staaf wordt uitgeoefend, wordt externe kracht genoemd.
Elk object is samengesteld uit oneindig veel deeltjes, er is een interactiekracht tussen twee aangrenzende deeltjes in de component en de grootte van de kracht is gerelateerd aan de relatieve positie van de deeltjes. Wanneer een object wordt onderworpen aan een externe kracht, vervormt het object, verandert de relatieve positie van zijn interne deeltjes en verandert de interactiekracht daartussen dienovereenkomstig. We noemen de verandering van de kracht geproduceerd door de externe kracht de extra interne kracht, of afgekort interne kracht.
2. Berekeningsmethode van interne kracht - sectiemethode
Het is duidelijk dat de interne kracht in het onderdeel zit. Als je de interne kracht wilt oplossen, moet je de interne kracht blootleggen. Op deze manier gebruiken we de dwarsdoorsnedemethode om de dwarsdoorsnedepositie van de interne kracht op te lossen volgens de behoeften. Snijd hypothetisch de sectie door, het originele lid is uitgebalanceerd en elk onderdeel na het snijden is ook uitgebalanceerd, dat wil zeggen dat elk onderdeel aan beide zijden van de sectie in een uitgebalanceerde toestand verkeert onder invloed van externe kracht en interne kracht op de sectie. Daarom kun je elke kant van de sectie nemen, de evenwichtsvoorwaarden bestuderen, een balansvergelijking opstellen en de interne kracht op de sectie oplossen. De specifieke stappen om de sectie op te lossen zijn als volgt.
Hypothetische snede: op de doorsnede waar de interne kracht wordt gezocht (meestal de doorsnede), wordt de staaf denkbeeldig in tweeën gedeeld door de doorsnede.
Vervanging: neem willekeurig een onderdeel en het effect van het weggegooide onderdeel op het resterende onderdeel wordt vervangen door de overeenkomstige interne kracht (kracht of krachtpaar) die op de sectie inwerkt.
Evenwicht: stel een balansvergelijking op voor het resterende deel en bereken de onbekende interne kracht van de staaf op het afgesneden oppervlak op basis van de bekende externe kracht erop (op dit moment is de interne kracht op het afgesneden oppervlak een externe kracht voor het resterende deel). Volgens de basisaanname van uniformiteit en continuïteit moet een willekeurige kracht na het snijden continu over de sectie worden verdeeld en zijn er interne krachten op elk punt van de sectie, maar er zijn slechts zes evenwichtsvoorwaarden voor een willekeurig krachtsysteem in de ruimte, en we kunnen ze niet allemaal oplossen. De interne kracht van elk punt. Volgens de vereenvoudiging van het krachtsysteem vereenvoudigen we elk krachtsysteem van deze interne kracht tot een punt van de sectie, meestal tot het zwaartepunt van de sectie, en verkrijgen we een hoofdvector en een hoofdmoment, zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding.
Neem het zwaartepunt van de sectie als oorsprong en stel een Cartesiaans coördinatensysteem in zoals weergegeven in de afbeelding, de x-as staat loodrecht op de dwarsdoorsnede, dat wil zeggen langs de as van de staaf, en de y-as en z -as zich in het doorsnedevlak bevindt. Door de hoofdvector te ontleden naar de drie coördinaatassen kunnen drie componenten worden verkregen: de axiale kracht langs de x-as en de afschuifkracht langs de y-as en de z-as.
afbeelding
Het ontleden van de hoofdmomenten langs de drie coördinaatassen levert drie componenten op: koppel langs de x-as, buigende momenten langs de y-as en de z-as.
We noemen deze zes componenten ook interne krachten, maar er moet worden opgemerkt dat deze zes componenten de resulterende kracht of het moment van interne krachten zijn. Het later oplossen van de interne kracht van de staaf is het vinden van de axiale kracht, afschuifkracht, koppel en buigmoment, omdat deze interne krachten overeenkomen met de basisvervorming van de staaf: trek- en compressievervorming, schuifvervorming, torsievervorming, buigvervorming.
2. Het begrip stress
Spanning is de verdelingsconcentratie van interne kracht (spanning is voor een bepaald "punt", wanneer we de spanning van een punt willen beschrijven, moeten we de positie van dit punt en de oriëntatie van het vlak dat door dit punt gaat aangeven), om de spanning van een punt op de doorsnede te beschrijven, neem je een microgebied DA rond dit punt, zoals weergegeven in de figuur. De resulterende kracht van het interne krachtsysteem op dit microgebied is DF. Aangezien dit gebied klein genoeg is, gaan we ervan uit dat de interne kracht gelijkmatig is verdeeld, dan kunnen we de gemiddelde spanning verkrijgen en vervolgens de limiet van de gemiddelde spanning nemen om de totale spanning of totale spanning van dit punt te verkrijgen, de richting van de totale spanning verandert met de positie van het geselecteerde punt. Het is duidelijk dat de totale spanning een vector is en dat de relatie tussen de richting en de doorsnede willekeurig is. Vervolgens ontleden we de totale spanning in twee componenten, de ene heet normaalspanning loodrecht op de doorsnede en de andere heet schuifspanning die raakt aan de doorsnede.
gemiddelde spanning
totale stress (totale stress)
De totale spanning wordt ontleed in: de spanning loodrecht op de doorsnede wordt "normaalspanning" genoemd, en de spanning in de doorsnede wordt "schuifspanning" genoemd.
De eenheid van spanning: Pa, meestal gebruikt: MPa, GPa.
3. Verplaatsing, vervorming en spanning
1. Verplaatsing
De positieverandering van een punt in het object voor en na vervorming, de verplaatsing in materiaalmechanica heeft lineaire verplaatsing en hoekverplaatsing. Zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding, wordt een geconcentreerde kracht uitgeoefend op het vrije uiteinde van de vrijdragende balk en buigt en vervormt de balk. Als we de verplaatsing van een bepaalde sectie onderzoeken, zoals de verplaatsing van het vrije uiteinde, is het duidelijk dat het zwaartepunt van de sectie een neerwaartse verplaatsing zal hebben, resulterend in een lineaire verplaatsing, en tegelijkertijd de normale richting van de sectie zal ook veranderen, dat wil zeggen, de sectie zal roteren, wat resulteert in een hoekverplaatsing. verplaatsing.
2. Vervorming
Veranderingen in grootte en vorm van een object onder invloed van een externe kracht.
3. Zeef
Om de mate van vervorming op een punt van een onderdeel te meten, geldt ook de rek voor een bepaald "punt".
(1) Lineaire rek (meet de mate van verandering in de grootte van een punt in een object).
Zoals weergegeven in de afbeelding onderzoeken we elk punt A in de component en nemen we elk punt B in de buurt van punt A. De lengte van AB is Dx. Het onderdeel vervormt onder invloed van externe kracht en beide punten A en B worden verplaatst naar nieuwe posities. De afstand tussen wordt Dx plus Ds, ervan uitgaande dat de vervorming uniform is binnen het bereik van Dx, kan de gemiddelde lineaire spanning worden verkregen
We nemen de limiet van de bovenstaande formule om de lijnspanning in punt A te krijgen
Voor vliegtuigproblemen wordt een kleine rechthoek weergegeven in de afbeelding en wordt de externe krachtactielijn een rechthoek weergegeven door een stippellijn (de grootte verandert). Als de vervorming uniform is binnen het bereik van Dx en Dy, is er een gemiddelde lijn langs de rek in de x- en y-richting.
afbeelding
Neem respectievelijk de limiet om de lineaire rek in de x- en y-richting te krijgen
afbeelding
(2) Hoekspanning (meet de mate van verandering in de vorm van een punt in een object) wordt ook schuifspanning of schuifspanning genoemd.
Gedefinieerd als de verandering in rechte hoek.
