桿件的內(nèi)力分析-內(nèi)力的概念及截面法（建筑力學(xué)）

桿件的內(nèi)力分析

顯然，構(gòu)件中的內(nèi)力是與構(gòu)件的變形相聯(lián)系的，內(nèi)力總是與變形同時(shí)產(chǎn)生的。內(nèi)力的作用為力圖使受力構(gòu)件恢復(fù)原狀。構(gòu)件的內(nèi)力隨著變形的增加而增加，但對(duì)于確定的材料，內(nèi)力的增加有一定的限度，超過這一限度，構(gòu)件將發(fā)生破壞。因此，內(nèi)力與構(gòu)件的強(qiáng)度和剛度都有密切的聯(lián)系。在研究構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度等問題時(shí)，必須知道構(gòu)件在外力作用下某截面上的內(nèi)力值。二、截面法

確定構(gòu)件任一截面上內(nèi)力值的基本方法是截面法。圖3-6（a）為任一受平衡力系作用的構(gòu)件。為了顯示并計(jì)算某一截面上的內(nèi)力，可在該截面處用一假想的截面將構(gòu)件一分為二并棄去其中一部分。將棄去部分對(duì)保留部分的作用以力的形式表示，此即該截面上的內(nèi)力。根據(jù)變形固體均勻、連續(xù)的基本假設(shè)，截面上的內(nèi)力是連續(xù)分布的。通常將截面上的分布內(nèi)力用位于該截面形心處的合力（簡化為主矢和主矩）來代替。盡管內(nèi)力的合力是未知的，但總可以用其六個(gè)內(nèi)力分量（空間任意力系）Nx、Qy、Qz和Mx、My、Mz來表示，如圖3-6（b）所示。因?yàn)闃?gòu)件在外力作用下處于平衡狀態(tài)，所以截開后的保留部分也應(yīng)保持平衡。由此，根據(jù)空間任意力系的六個(gè)平衡方程

∑Ｆx＝0∑Ｆy＝0∑Ｆz＝0∑mx＝0∑my＝0∑mz＝0

即可求出Nx、Qy、Qz和Mx、My、Mz

等各內(nèi)力分量。用截面法研究保留部分的平衡時(shí)，各內(nèi)力分量均相當(dāng)于平衡體上的外力。截面上的內(nèi)力并不一定都同時(shí)存在上述六個(gè)內(nèi)力分量，一般可能僅存在其中的一個(gè)或幾個(gè)。隨著外力與變形形式的不同，截面上存在的內(nèi)力分量也不同，如拉壓桿橫截面上的內(nèi)力，只有與外力平衡的軸向內(nèi)力Nx。截面法求內(nèi)力的步驟可歸納如下：（1）截開：在欲求內(nèi)力截面處，用一假想截面將構(gòu)件一分為二。（2）代替：棄去任一部分，并將棄去部分對(duì)保留部分的作用以相應(yīng)內(nèi)力代替，即顯示內(nèi)力。（3）平衡：根據(jù)保留部分的平衡條件，確定截面內(nèi)力值。

截面法求內(nèi)力與取分離體由平衡條件求約束反力的方法實(shí)質(zhì)是完全相同的。求約束反力時(shí)，去掉約束代之以約束反力；求內(nèi)力時(shí)，去掉一部分桿件，代之以該截面的內(nèi)力。注意：在研究變形體的內(nèi)力和變形時(shí)，對(duì)“等效力系”的應(yīng)用應(yīng)該慎重。例如，在求內(nèi)力時(shí)，截開截面之前，力的合成、分解及平移，力和力偶沿其作用線和作用面的移動(dòng)等定理，均不可使用，否則將改變構(gòu)件的變形效應(yīng)；但在考慮研究對(duì)象的平衡問題時(shí)，仍可應(yīng)用等效力系簡化計(jì)算。在本項(xiàng)目以后各任務(wù)中，將分別詳細(xì)討論幾種基本變形桿件橫截面上的內(nèi)力計(jì)算。

桿件的內(nèi)力分析一、內(nèi)力及其截面法構(gòu)件的材料是由許多質(zhì)點(diǎn)組成的。構(gòu)件不受外力作用時(shí)，材料內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)之間保持一定的相互作用力，使構(gòu)件具有固定形狀。當(dāng)構(gòu)件受到外力作用產(chǎn)生變形時(shí)，其內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)之間相互位置改變，原有內(nèi)力也發(fā)生變化。這種由于外力作用而引起的受力構(gòu)件內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)之間相互作用力的改變量稱為附加內(nèi)力，簡稱內(nèi)力。工程力學(xué)所研究的內(nèi)力是由外力引起的，內(nèi)力隨外力的變化而變化，外力增大，內(nèi)力也增大，外力撤銷后，內(nèi)力也隨之消失。

內(nèi)力的概念及截面法桿件的內(nèi)力分析

顯然，構(gòu)件中的內(nèi)力是與構(gòu)件的變形相聯(lián)系的，內(nèi)力總是與變形同時(shí)產(chǎn)生的。內(nèi)力的作用為力圖使受力構(gòu)件恢復(fù)原狀。構(gòu)件的內(nèi)力隨著變形的增加而增加，但對(duì)于確定的材料，內(nèi)力的增加有一定的限度