Você consegue distinguir claramente os conceitos e diferenças entre força interna, tensão e deformação? Venha ver tudo hoje.
1. O conceito de força interna
1. Definição
Força interna refere-se à força de interação (força interna adicional) entre partes adjacentes em um objeto causada por força externa. A força exercida sobre a haste pelo mundo externo é chamada de força externa.
Qualquer objeto é composto de infinitas partículas, existe uma força de interação entre quaisquer duas partículas adjacentes no componente e a magnitude da força está relacionada à posição relativa das partículas. Quando um objeto é submetido a uma força externa, o objeto se deforma, a posição relativa de suas partículas internas muda e a força de interação entre elas muda de acordo. Chamamos a variação da força produzida pela força externa de força interna adicional, ou força interna para abreviar.
2. Método de cálculo da força interna - método da seção
Obviamente, a força interna está dentro do componente. Se você quiser resolver a força interna, terá que expor a força interna. Desta forma, usamos o método da seção transversal para resolver a posição da seção transversal da força interna de acordo com as necessidades. Cortando hipoteticamente a seção, a barra original fica balanceada, e qualquer peça após o corte também fica balanceada, ou seja, qualquer peça em ambos os lados da seção fica em estado de equilíbrio sob a ação de força externa e força interna sobre a seção. Portanto, você pode tomar qualquer lado da seção, estudar suas condições de equilíbrio, estabelecer uma equação de equilíbrio e resolver a força interna na seção. As etapas específicas para resolver a seção são as seguintes.
Corte hipotético: Na seção transversal onde se busca a força interna (geralmente a seção transversal), a haste é imaginária dividida em duas pela seção transversal.
Substituição: Pegue uma parte arbitrariamente, e o efeito da parte descartada na parte restante é substituído pela força interna correspondente (força ou par de forças) atuando na seção.
Equilíbrio: Estabeleça uma equação de equilíbrio para a parte restante e calcule a força interna desconhecida da haste na superfície de corte com base na força externa conhecida sobre ela (neste momento, a força interna na superfície de corte é uma força externa para a parte restante). De acordo com a suposição básica de uniformidade e continuidade, uma força arbitrária deve ser continuamente distribuída na seção após o corte, e existem forças internas em todos os pontos da seção, mas existem apenas seis condições de equilíbrio para um sistema de força arbitrária no espaço, e não podemos resolver todos eles. A força interna de cada ponto. Pela simplificação do sistema de forças, simplificamos qualquer sistema de forças desta força interna até um ponto da seção, geralmente ao centróide da seção, e obtemos um vetor principal e um momento principal, conforme a figura abaixo.
Tomando o centróide da seção como origem, estabeleça um sistema de coordenadas cartesianas como mostrado na figura, o eixo x é perpendicular à seção transversal, ou seja, ao longo do eixo da haste, e o eixo y e z -axis estão no plano de corte. A decomposição do vetor principal nos três eixos de coordenadas pode obter três componentes: a força axial ao longo do eixo x e a força de cisalhamento ao longo do eixo y e do eixo z.
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A decomposição dos momentos principais ao longo dos três eixos coordenados produz três componentes: torque ao longo do eixo x, momentos fletores ao longo do eixo y e do eixo z.
Também chamamos esses seis componentes de forças internas, mas deve-se observar que esses seis componentes são a força ou momento resultante das forças internas. Resolver a força interna da barra posteriormente é encontrar a força axial, a força de cisalhamento, o torque e o momento fletor, porque essas forças internas correspondem à deformação básica da barra: deformação de tração e compressão, deformação de cisalhamento, deformação de torção, deformação de flexão.
2. O conceito de estresse
Tensão é a concentração de distribuição de força interna (tensão é para um determinado "ponto", quando queremos descrever a tensão de um ponto, devemos apontar a posição desse ponto e a orientação do plano que passa por esse ponto), para descrever a tensão de um ponto na seção , tome uma microárea DA em torno deste ponto, conforme mostrado na figura. A força resultante do sistema de forças internas nesta microárea é DF. Como essa área é pequena o suficiente, assumimos que a força interna é distribuída uniformemente, então podemos obter a tensão média e, em seguida, pegar o limite da tensão média para obter a tensão total ou tensão total deste ponto, a direção do a tensão total muda com a posição do ponto selecionado. Obviamente, a tensão total é um vetor e a relação entre sua direção e a seção é arbitrária. Em seguida, decompomos a tensão total em dois componentes, um é chamado de tensão normal perpendicular à seção e o outro é chamado de tensão de cisalhamento tangente à seção.
estresse médio
estresse total (estresse total)
A tensão total é decomposta em: a tensão perpendicular à seção é chamada de "tensão normal", e a tensão dentro da seção é chamada de "tensão de cisalhamento".
A unidade de tensão: Pa, geralmente usada: MPa, GPa.
3. Deslocamento, deformação e deformação
1. Deslocamento
A mudança de posição de um ponto no objeto antes e depois da deformação, o deslocamento na mecânica dos materiais tem deslocamento linear e deslocamento angular. Conforme mostrado na figura abaixo, uma força concentrada é aplicada à extremidade livre da viga em balanço e a viga se dobra e se deforma. Se examinarmos o deslocamento de uma determinada seção, como o deslocamento da extremidade livre, é óbvio que o centróide da seção terá um deslocamento para baixo, resultando em um deslocamento linear e, ao mesmo tempo, na direção normal da a seção também mudará, ou seja, a seção girará, resultando em um deslocamento angular. deslocamento.
2. Deformação
Mudanças no tamanho e na forma de um objeto sob a ação de uma força externa.
3. Coe
Para medir o grau de deformação em um ponto de um componente, a deformação também é para um determinado "ponto".
(1) Deformação linear (mede o grau de mudança no tamanho de um ponto em um objeto).
Conforme mostrado na figura, examinamos qualquer ponto A no componente e tomamos qualquer ponto B próximo ao ponto A. O comprimento de AB é Dx. O componente se deforma sob a ação de uma força externa e ambos os pontos A e B são deslocados para novas posições. A distância entre torna-se Dx mais Ds, assumindo que a deformação é uniforme dentro da faixa de Dx, a deformação linear média pode ser obtida
Tomamos o limite da fórmula acima para obter a tensão de linha no ponto A
Para problemas planos, um pequeno retângulo é mostrado na figura, e a linha de ação da força externa torna-se um retângulo mostrado por uma linha pontilhada (o tamanho muda). Se a deformação for uniforme dentro da faixa de Dx e Dy, há uma linha média ao longo da deformação nas direções x e y.
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Pegue o limite, respectivamente, para obter a deformação linear nas direções x e y
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(2) A tensão angular (mede o grau de mudança na forma de um ponto em um objeto) também é chamada de tensão de cisalhamento ou tensão de cisalhamento.
Definido como a mudança no ângulo reto.
