直桿軸向拉壓的變形ppt課件

1、3.5 直桿軸向拉、壓的變形直桿軸向拉、壓的變形一、 彈性變形與塑性變形桿件在外力作用下發(fā)生變形，隨著外力取消即隨之消失的變形稱為彈性變形。上述試驗(yàn)中，當(dāng)手拉彈簧的拉力不大時(shí)放松，彈簧可以完全恢復(fù)原狀，表現(xiàn)為彈性性質(zhì)。當(dāng)外力取消時(shí)不消失或不完全消失而殘留下來(lái)的變形稱為塑性變形。在手拉橡皮泥后放松時(shí)，發(fā)現(xiàn)橡皮泥拉長(zhǎng)了，這部分拉長(zhǎng)而不能恢復(fù)的變形就是塑性變形。土木工程中，要求構(gòu)件所受的荷載通常限定在彈性變形范圍內(nèi)。 觀察與思考取一根彈簧和一塊橡皮泥，分別用手拉一下后放開(kāi)，試觀察它們的變形有何不同？lll1=二、 胡克定律如圖 所示，桿件在軸向拉力作用下產(chǎn)生伸長(zhǎng)變形，設(shè)桿件原長(zhǎng)為l，變形后長(zhǎng)度為l1

2、，則縱向變形l 為：拉伸時(shí)l 規(guī)定為正，反之為負(fù)，其單位為毫米mm）。為了消除桿長(zhǎng)對(duì)變形的影響，常用單位長(zhǎng)度的變形來(lái)描述桿件變形的程度， 單位長(zhǎng)度的變形稱為線應(yīng)變，用表示，則線應(yīng)變?yōu)椋簂l =縱向絕對(duì)變形EAlFlN=規(guī)定拉伸時(shí) 為正，反之為負(fù)，線應(yīng)變量綱為1。實(shí)驗(yàn)表明：在彈性受力范圍內(nèi)，桿件的縱向變形與桿件所受的軸力及桿件長(zhǎng)度成正比，與桿件的橫截面面積成反比，這就是胡克定律。其表達(dá)式為：胡克定律的另一種表達(dá)形式：式中E 稱為材料的彈性模量，與材料的性質(zhì)有關(guān)，由實(shí)驗(yàn)測(cè)定，它反映了某種材料抵抗變形的能力，在國(guó)際單位制中常用單位為兆帕MPa）。E=它表明：在彈性受力范圍內(nèi)，應(yīng)力與應(yīng)變成正比。3.6

3、 直桿軸向拉、壓在工程中的應(yīng)用直桿軸向拉、壓在工程中的應(yīng)用一、 工程應(yīng)用實(shí)例分析道路與橋梁工程中，常見(jiàn)的軸向受拉或受壓構(gòu)件分析。應(yīng)用分析：自從1956 年瑞士建成第一座現(xiàn)代化的斯特勒姆桑德斜拉橋以來(lái)，世界各國(guó)相繼修建了300 多座斜拉橋，我國(guó)就占了100 多座。在圖a、b 所示的某斜拉橋中，鋼質(zhì)拉索就屬于軸向受拉構(gòu)件。在施工與使用過(guò)程中，要采取有效的措施如對(duì)鋼索外加防護(hù)套、內(nèi)注水泥漿防止鋼索發(fā)生銹蝕。道路與橋梁工程中許多橋墩屬于軸向受壓構(gòu)件，其截面通常采用圓形圖c或方形。由于橋墩是軸向受壓構(gòu)件，故其縱向受力鋼筋沿周邊均勻分布圖d）。鋼質(zhì)拉索-軸向受拉構(gòu)件鋼質(zhì)拉索-軸向受拉構(gòu)件道路與橋梁工程中許

4、多橋墩-軸向受壓構(gòu)件由于橋墩是軸向受壓構(gòu)件，故其縱向受力鋼筋沿周邊均勻分布鋼結(jié)構(gòu)屋架中，常見(jiàn)的軸向受拉或受壓構(gòu)件分析。應(yīng)用分析：由于大跨度鋼屋架結(jié)構(gòu)具有質(zhì)輕、強(qiáng)度高、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，又稱“綠色建筑”，在土木工程中得到了廣泛應(yīng)用。大跨度雙向鋼桁架空間結(jié)構(gòu)某大型體育館圖a），跨度達(dá)到114 m。目前，鋼屋架中，主要有網(wǎng)架結(jié)構(gòu)球形結(jié)點(diǎn)，圖c和三角形屋架桁架結(jié)構(gòu)，圖b）。鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)由一些鋼結(jié)構(gòu)桿件鋼管通過(guò)球形結(jié)點(diǎn)連接，桿件可以繞球形結(jié)點(diǎn)作微小的轉(zhuǎn)動(dòng)，屋架穩(wěn)定性較好。在計(jì)算桿件內(nèi)力時(shí)，球形結(jié)點(diǎn)可以簡(jiǎn)化為圓柱鉸鏈連接，因此，每根連接的桿件都可以看成二力桿，通常處于上面的桿上弦桿和腹桿受壓，下邊的桿下弦桿受拉

5、。三角形屋架一般由用一些型鋼通過(guò)焊接或螺栓連接，桿件也可繞結(jié)點(diǎn)作微小的轉(zhuǎn)動(dòng)，計(jì)算時(shí)，結(jié)點(diǎn)也可以簡(jiǎn)化為鉸鏈連接，各根通過(guò)結(jié)點(diǎn)連接的桿件，也可看成二力桿，通常上弦桿和腹桿受壓，下弦桿受拉。為保證屋頂?shù)姆€(wěn)定性和安全性，在施工過(guò)程中，必須保證結(jié)點(diǎn)的施工質(zhì)量和屋架的垂直度、水平度等。某房屋工程為預(yù)應(yīng)力混凝土管樁基礎(chǔ)，采用干打錘擊沉樁方法如圖進(jìn)行沉樁時(shí)樁身應(yīng)垂直，垂直度偏差不得超過(guò)0.5%，并用兩臺(tái)成90。方向的經(jīng)緯儀校準(zhǔn)。應(yīng)用分析：管樁是按軸向受壓構(gòu)件為主設(shè)計(jì)的，它承受房屋傳來(lái)的豎直向下的荷載作用。管樁在錘擊沉樁過(guò)程中，受到?jīng)_擊動(dòng)荷載的作用。沖擊動(dòng)荷載的大小與錘重、落錘高度、錘擊速度有關(guān)，沖擊動(dòng)荷載能有

6、效地把管樁沉入地基中。在沉樁施工過(guò)程中，樁身、樁帽、送樁和樁錘應(yīng)在同一中心線上，并采用兩臺(tái)成90o 方向的經(jīng)緯儀校準(zhǔn)，確保樁身垂直，防止打偏，使管樁的豎向承載力達(dá)到設(shè)計(jì)要求。由于管樁抗壓強(qiáng)度高、耐沖擊性能好、施工快捷、質(zhì)量可靠，在南方軟土地基工程中廣泛使用，部分北方地區(qū)也正在推廣應(yīng)用。變形就是物體形狀和尺寸的改變變形就是物體形狀和尺寸的改變小結(jié)小結(jié)軸向拉、壓橫截面上的內(nèi)力是軸力FN。它沿桿件的軸線方向與橫截面垂直。計(jì)算軸力的基本方法是截面法。軸力符號(hào)規(guī)定為：拉力背離截面為正，壓力指向截面為負(fù)。軸力圖是表示軸力沿桿件軸線方向變化規(guī)律的圖形。正的軸力畫在坐標(biāo)軸上方，負(fù)的軸力畫在坐標(biāo)軸下方。單位面積

7、上分布的內(nèi)力稱為應(yīng)力，它反映了內(nèi)力的分布集度。軸向拉、壓桿橫截面上的應(yīng)力是正應(yīng)力，且在橫截面上均勻分布AFN=三、 軸向拉、壓時(shí)桿件的應(yīng)力二、 軸向拉、壓時(shí)桿件的內(nèi)力四、 軸向拉、壓時(shí)桿件的強(qiáng)度條件保證桿件具有足夠抵抗破壞能力的條件稱為強(qiáng)度條件。軸向拉、壓桿件的強(qiáng)度條件是保證桿件的工作應(yīng)力不超過(guò)其許用應(yīng)力，即應(yīng)用強(qiáng)度條件可解決三類問(wèn)題的計(jì)算：強(qiáng)度校核、截面設(shè)計(jì)、確定許可荷載。AFN=五、 軸向拉、壓時(shí)桿件的變形直桿在軸向外力作用下產(chǎn)生縱向變形，用l 表示桿件縱向總的變形，用線應(yīng)變表示軸線方向單位長(zhǎng)度的變形，即桿件的變形程度。胡克定律揭示了軸向拉、壓的桿件在彈性受力范圍內(nèi)的變形與內(nèi)力、桿長(zhǎng)、截面面積、材料性質(zhì)的關(guān)系，同時(shí)也反映了應(yīng)力與應(yīng)變之間的關(guān)系，即，彈性模量E 反映了材料抵抗變形的能力；抗拉、壓剛度EA 反映了用某種材料制作的一定截面尺寸的桿件抵抗拉、壓變形的能力。EA 愈大，桿件抵抗拉、壓變形的能力愈強(qiáng)，變形愈小。EAlFlN=E=計(jì)算軸向拉壓桿變形的胡克定律課堂練兵課堂練兵1