第2章 内力与内力图
弹性体在载荷(包括热载荷)作用下发生变形,其上各点发生相对运动,从而产生相互作用的附加内力。
根据固体材料的均匀连续性假定,在截面上将存在连续分布内力。一般情形下,各点的相对运动不会完全相同,所以横截面上的内力为连续非均匀分布内力。根据力系简化理论,横截面上连续分布内力可以简化为一个合力以及一个合力偶矩。在确定的坐标系中,内力的合力可以分解为沿坐标轴方向的3个分量;合力偶矩也可以分解为绕坐标轴转动的3个分量;这些分量统称为内力分量。
根据各个内力分量可能产生的变形形式,这些内力分量将分别称为轴力、剪力、扭矩、弯矩等。
在很多情形下,内力分量沿杆件长度方向的分布不是均匀的。因此,解决强度问题,首先需要确定杆件上的危险截面,而内力分量最大的横截面就是需要首先考虑的。
采用截面法,用一假想截面将杆件分为两部分,考虑其中任意部分的平衡条件,可以建立内力与载荷之间的关系。据此,可根据载荷的变化状况推知内力的变化规律。这是确定可能危险截面的基础。
本章首先介绍与确定杆件横截面上内力分量有关的基本概念;然后介绍轴力图、扭矩图、剪力图与弯矩图,重点是剪力图与弯矩图;最后讨论力系简化及剪力、弯矩和载荷集度微分关系及其在绘制剪力图和弯矩图中的应用。