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關于結構的受力形式問題在回答具體問題前,必須要給出如下的基本結論: 1.在結構中,通常所說的載荷是指施力體施加的載荷和支撐體提供的支反力而組成的平衡力系。(原因很簡單,因為結構受力后并未產生運動,因而是靜力學問題) 2.在結構中,載荷、變形和內力的關系是:載荷使結構變形,變形產生內力(因變形而產生的附加內力),載荷是“因”,變形和內力是“果”。(理由是,沒有外載荷,結構就不會有變形,因而也就不會有因變形而產生的附加內力。) 3.作用在結構上的載荷常按該載荷能使結構產生的變形來劃分。(因為二者是因果關系)。也就是說:使物體產生拉伸變形的載荷稱為拉力(注意,必須是一組平衡力)使物體產生壓縮變形的載荷稱為壓力(同樣應該是平衡力)使物體產生剪切變形的載荷稱為剪切力,(同樣是平衡力系)使物體產生扭轉變形的載荷稱為扭轉力(平衡的扭轉力矩)使物體產生彎曲變形的載荷稱為彎曲力(也是一組平衡力系)注意:這里指的載荷,都是作用在受力體上的外力,而不是內力。并不是“技術里所說的受力應該是指內力”運動員在單桿上做倒立運動靜止時,作用在杠體上的外力有哪些呢?
如上圖所示,杠體在運動員施加力(重力)和支柱支撐力的作用下處于平衡狀態(tài)。顯然,這四個力是一組平衡力系。并且左右是對稱的。其中,運動員施加給杠體的力可以分解為水平方向的力和垂直方向的力。水平方向的一對平衡力對杠體的中間部分有拉伸作用。其垂直分力,和支柱支撐力所組成的平衡力系,就是我們所說的彎曲力單獨圖示如下:
為什么說它是彎曲力,而不是壓力呢?因為這個力系使杠體產生的變形是彎曲,而不是壓縮。在視杠體為簡支梁的情況下,其彎矩(內力)分布如上面右圖所示??梢?,中間部分所受彎曲最厲害。為了證明杠體的這個變形是彎曲,我們假設將杠體加粗,增大其抗彎剛度,這時,杠體的變形將會顯著減小。彎曲力還有別的形式,如平衡力偶或平衡力偶加平衡力系。需要說明的是,在這種情況下,杠體的兩邊部分,還受到剪切作用,但這種作用相對于彎曲來說是比較小的,因此,一般情況下,杠體主要是受彎。不知說清楚沒有? 附:結構中的五種載荷及其相應變形 ——拉伸,是構件沿力的作用方向伸長,截面變細。 其相應的載荷是作用在桿件軸線上,方向相反指向向外的平衡力系。
——壓縮,是構件沿力的作用方向縮短,截面變粗。其相應的載荷是作用在桿件 軸線上,方向相反指向向里的平衡力系。
——剪切,是構件的相鄰兩截面沿力的作用方向產生錯位。其相應的載荷是作用在構件兩個側面上,且與構件軸線垂直,大小相等,方向相反,作用線相距很近 的一對外力。
——扭轉,是構件橫截面之間產生繞軸線的相對轉動。其相應的載荷是兩個大小相等,方向相反,作用在垂直于構件軸線的平面內的平衡力偶。
——彎曲,是構件的軸線在縱向平面內產生彎曲,構件的總體長度不改變。橫截面的形狀和大小也不改變。使構件產生彎曲的載荷通常有三種。一是縱向平面內的橫向平衡力系,作用力可以是集中力,也可以是分布力。二是縱向平面內的平衡力偶。三是二者皆有。它們就是教材上說的“彎曲力”。這種使構件產生彎曲變形的平衡力,如上面左圖所示,在工程中不能視為“拉力”或“壓力”。因為它們的作用不是讓構件產生沿作用力方向的拉伸或壓縮,也沒有和它們組成拉壓平衡力系的其它力存在。因而只能稱它們?yōu)閺澢Α?nbsp;
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