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建筑力学(第3版):轴向拉杆内力-轴力

【摘要】:现分析其任一截面m—m上的内力。内力的作用线与杆轴线重合,称为轴向内力,简称轴力,用符号N表示。背离截面的轴力,称为拉力;而指向截面的轴力,称为压力。在求轴力时,通常将轴力假设为拉力方向,这样由平衡条件求出结果的正负号,就可直接代表轴力本身的正负号。根据平衡条件列平衡方程:截面2—2处的杆件轴力N2。

1.轴力的概念

图7-4

图7-4(a)所示为一等截面直杆受轴向外力的作用,产生拉伸变形。现分析其任一截面m—m上的内力。用假设的截面在截面m—m处将直杆切成左、右两部分,取其中的一部分为研究对象(如取左部分),根据左部分处于平衡状态的条件,判断右部分对左部分的作用力,其受力图如图7-4(b)所示。根据平衡条件列平衡方程:

对于压杆,也可以通过上述方法求得其任一横截面上的内力N,但其指向为指向截面。

内力的作用线与杆轴线重合,称为轴向内力,简称轴力,用符号N表示。背离截面的轴力,称为拉力;而指向截面的轴力,称为压力。

2.轴力的正负号规定

轴向拉力为正号,轴向压力为负号。在求轴力时,通常将轴力假设为拉力方向,这样由平衡条件求出结果的正负号,就可直接代表轴力本身的正负号。

国际单位制中,轴力的单位是牛顿(N)或千牛顿(kN)。

【例7-1】 如图7-5(a)所示,直杆在各力作用下处于平衡状态。求指定截面1—1、截面2—2处杆件的内力。

图7-5

【解】 (1)截面1—1处的杆件轴力N1。用假设截面沿截面1—1截开,取左部分为研究对象,设截面1—1处的杆件轴力为拉力,画出受力图,如图7-5(b)所示。根据平衡条件列平衡方程:

(2)截面2—2处的杆件轴力N2。用假设截面沿截面2—2切开,取右部分为研究对象,设截面2—2处的杆件轴力为拉力,画其受力图,如图7-5(c)所示。根据平衡条件列平衡方程:

计算结果为正值,说明假设方向与实际方向相同。