拉伸与压缩是杆件基本受力与 变形形式中最简单的一种,它所涉及的概念、理论和方法虽然比较简单,但在本课程中却有一定的普遍意义。 工程结构和机械中,在外力作用下发生轴向拉伸或压缩变形的构件是很多的(如左动画中天兰色的连杆)。 承受轴向拉伸或压缩的构件称为杆。分析杆在轴向拉伸(压缩)载荷作用下的内力、应力和变形以及杆的强度问题,虽然比较简单,但却具有典型性和普遍意义,从中可以得分析基本构件内力、应力以及变形的总体概念与某些分析方法。 关于内力、轴力和轴力图的概念 内力——在外力作用下,由于变形而在杆件内部部分之间所产生的相互作用的附加内力。根据连续性的假设,内力为连续分布力系,通常用其合力表示杆件的内力。 轴力——沿杆轴线的内力称为轴力,并用N表示。轴向拉伸(压缩)时,因其外力的合力沿杆轴线,所以横截面上的内力作用线也必然沿杆轴线方向。 轴力的正负号规定——使杆件产生轴向伸长变形的轴力为拉力,用正号表示。产生轴向压缩变形的轴力为压力,用负号表示。以规定是以杆件产生变形趋势而定的,即“拉为正,压为负”。 轴力的单位——N(牛顿)或kN(千牛顿)。 轴力图——表示轴力沿杆轴线变形的图形。当作用于轴线上的外力多于两个时,各横截面上的轴力不尽相同,必须在外力作用面处分段计算各段的轴力,并用轴力图表示。 轴力图的画法:取N-x直角坐标,使x轴平行于轴线。表示横截面的位置;以N轴表示轴力的大小,拉力为正,压力取负,按一定比例画出轴力沿轴线变化的图形。因为在等截面杆中,最大轴力作用截面最容易发生失效,所以轴力图在强度计算中占有重要的地位,因而需要熟练、正确地画出轴力图。