中職土木工程力學(xué)基礎(chǔ)32

3.2直桿軸向拉、壓橫截面上的內(nèi)力［觀察與思考］如圖

所示為一拔河時的麻繩，拔河時，麻繩被拉直，人在拉繩子的同時，感到繩子也在拉人的手，繩子拉人的手的這個力是個什么樣的力？有何特點？我們可以假想，在拔河時，用一把快刀，將繩子從中間砍斷，會產(chǎn)生什么結(jié)果，為什么？一、內(nèi)力的概念拔河的時候，麻繩被拉長了，同時也感到麻繩在拉手。麻繩拉手的力，是在反抗手把麻繩拉長，這個反抗拉長的力就是內(nèi)力。土木工程中的受拉桿件與麻繩的情形相似。這種由外力（或外部因素）作用而引起桿件內(nèi)部某一部分與另一部分間的相互作用力稱為內(nèi)力。內(nèi)力將存在于桿件的任意相連兩部分之間，是一對作用力和反作用力。二、軸力及其正負(fù)號規(guī)定截面法為計算桿件某一截面m-m

上的內(nèi)力，如圖所示，用一個“假想截面”在該截面處將桿件切斷成為兩部分；取任一部分為研究對象，要使這部分與原來一樣處于平衡狀態(tài)，就必須在被切斷的截面上用內(nèi)力代替另一部分對它的作用；然后根據(jù)平衡條件計算出該截面上的內(nèi)力。這種計算內(nèi)力的方法稱為“截面法”，截面法是計算桿件內(nèi)力的基本方法。由截面法知上圖中，m-m上的內(nèi)力必沿著桿件的軸線方向，這種內(nèi)力稱為軸力，用FN

表示，國際單位制中，單位為牛頓（N）或千牛頓（kN）。軸力的正負(fù)號規(guī)定當(dāng)桿件受拉而伸長時，軸力背離截面為拉力，取正號；反之為壓力，取負(fù)號。三、軸力圖的繪制當(dāng)桿件受到兩個以上的軸向外力作用時，桿件不同的區(qū)段軸力不等，這種表示桿件各橫截面上的軸力沿其軸線變化情況的圖形，稱為軸力圖。繪制軸力圖的方法：建立FN-x坐標(biāo)系，用平行于桿件軸線的橫坐標(biāo)x表示橫截面的位置，垂直于桿件軸線的縱坐標(biāo)FN表示橫截面上軸力的大小。根據(jù)桿件上作用的外力，將桿件分為若干段，每兩個力之間為一段。按選定的比例尺，把正軸力畫在x軸的上方，負(fù)軸力畫在x軸的下方。例1：圖a表示為階梯狀直桿的軸向受力情況，試計算各段軸力并繪制其軸力圖。解：（1）計算桿件各段的軸力。AB段：在AB段內(nèi)任意處用假想截面1-1將其切成兩段，取左段（圖b）為研究對象，得FN1=ΣF背離-ΣF指向=5kN-0=5kN(拉力)繪制軸力圖舉例BC段：在BC段內(nèi)任意處用假想截面2-2將其切成兩段，取左段（圖c）為研究對象，得FN2=ΣF背離-ΣF指向=5-15=-10kN(壓力)CD段：在CD段內(nèi)任意處用假想截面3-3將其切成兩段，取右段（圖d）為研究對象，得FN3=ΣF背離-ΣF指向=20-0=20kN(拉力)（2）繪制軸力圖。按規(guī)定繪制（圖e）記?。海?/p>