İç kuvvet, stres ve gerinim arasındaki kavramları ve farklılıkları açıkça ayırt edebiliyor musunuz? Gelin bugün hepsini görün.
1. İç kuvvet kavramı
1. Tanım
İç kuvvet, dış kuvvetin neden olduğu bir nesnedeki bitişik parçalar arasındaki etkileşim kuvvetini (ilave iç kuvvet) ifade eder. Dış dünyanın çubuğa uyguladığı kuvvete dış kuvvet denir.
Herhangi bir nesne sonsuz sayıda parçacıktan oluşur, bileşendeki herhangi iki bitişik parçacık arasında bir etkileşim kuvveti vardır ve kuvvetin büyüklüğü parçacıkların göreli konumu ile ilgilidir. Bir nesne bir dış kuvvete maruz kaldığında, nesne deforme olur, iç parçacıklarının göreli konumu değişir ve aralarındaki etkileşim kuvveti buna göre değişir. Dış kuvvet tarafından üretilen kuvvetin değişimine ek iç kuvvet veya kısaca iç kuvvet diyoruz.
2. İç kuvvet hesaplama yöntemi - kesit yöntemi
Açıkçası, iç kuvvet bileşenin içindedir. İç kuvveti çözmek istiyorsanız, iç kuvveti açığa çıkarmalısınız. Bu şekilde iç kuvvetin kesit konumunu ihtiyaca göre çözmek için kesit yöntemini kullanıyoruz. Kesit farazi olarak kesildiğinde, orijinal eleman dengelenir ve kesimden sonraki herhangi bir parça da dengelenir, yani bölümün her iki tarafındaki herhangi bir parça, bölüm üzerindeki dış kuvvet ve iç kuvvetin etkisi altında dengeli bir durumdadır. Bu nedenle, kesitin herhangi bir tarafını alabilir, denge koşullarını inceleyebilir, bir denge denklemi kurabilir ve kesit üzerindeki iç kuvveti çözebilirsiniz. Bölümü çözmek için belirli adımlar aşağıdaki gibidir.
Varsayımsal kesim: İç kuvvetin arandığı enkesitte (genellikle enkesittir), çubuk hayali olarak enkesiti ile ikiye ayrılır.
Değiştirme: Keyfi olarak bir parça alın ve atılan parçanın kalan parça üzerindeki etkisi, bölüme etki eden karşılık gelen iç kuvvetle (kuvvet veya kuvvet çifti) değiştirilir.
Denge: Kalan kısım için bir denge denklemi oluşturun ve çubuk üzerindeki bilinen dış kuvvete dayalı olarak kesme yüzeyindeki çubuğun bilinmeyen iç kuvvetini hesaplayın (şu anda kesme yüzeyindeki iç kuvvet bir kalan kısım için dış kuvvet). Tekdüzelik ve süreklilik temel varsayımına göre, kesme işleminden sonra kesit üzerine sürekli olarak keyfi bir kuvvet dağıtılmalıdır ve kesit üzerinde her noktada iç kuvvetler vardır, ancak uzayda keyfi bir kuvvet sistemi için sadece altı denge koşulu vardır, ve hepsini çözemeyiz. Her noktanın iç kuvveti. Kuvvet sisteminin basitleştirilmesine göre, bu iç kuvvetin herhangi bir kuvvet sistemini kesitin bir noktasına, genellikle kesitin ağırlık merkezine kadar sadeleştiririz ve aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi bir asal vektör ve bir asal moment elde ederiz.
Kesitin ağırlık merkezini orijin alarak, şekilde gösterildiği gibi bir Kartezyen koordinat sistemi kurun, x ekseni kesite dik, yani çubuğun ekseni boyunca ve y ekseni ve z -ekseni kesit düzlemindedir. Ana vektörü üç koordinat eksenine ayrıştırmak üç bileşen elde edebilir: x ekseni boyunca eksenel kuvvet ve y ekseni ve z ekseni boyunca kesme kuvveti.
resim
Üç koordinat ekseni boyunca ana momentlerin ayrıştırılması üç bileşen verir: x ekseni boyunca tork, y ekseni ve z ekseni boyunca eğilme momentleri.
Bu altı bileşene iç kuvvetler de diyoruz, ancak bu altı bileşenin bileşke kuvvet veya iç kuvvetlerin momenti olduğuna dikkat edilmelidir. Çubuğun iç kuvvetini daha sonra çözmek, eksenel kuvveti, kesme kuvvetini, torku ve eğilme momentini bulmaktır, çünkü bu iç kuvvetler çubuğun temel deformasyonuna karşılık gelir: çekme ve sıkıştırma deformasyonu, kesme deformasyonu, burulma deformasyonu, eğilme deformasyonu .
2. Stres kavramı
Gerilme, iç kuvvetin dağılım yoğunluğudur (gerilme belirli bir “nokta” içindir, bir noktanın gerilmesini tarif etmek istediğimizde, bu noktanın konumunu ve bu noktadan geçen düzlemin yönünü belirtmeliyiz), Kesit üzerindeki bir noktanın gerilmesini tanımlamak için şekilde gösterildiği gibi bu noktanın etrafında bir mikro alan DA alın. İç kuvvet sisteminin bu mikro alan üzerindeki bileşke kuvveti DF'dir. Bu alan yeterince küçük olduğu için, iç kuvvetin düzgün bir şekilde dağıldığını varsayarız, sonra ortalama gerilimi elde edebiliriz ve sonra bu noktanın toplam gerilimini veya toplam gerilimini, yönünü elde etmek için ortalama gerilimin limitini alabiliriz. toplam gerilim seçilen noktanın konumuna göre değişir. Açıkçası, toplam gerilme bir vektördür ve yönü ile kesit arasındaki ilişki keyfidir. Daha sonra toplam gerilimi iki bileşene ayırırız, biri bölüme dik normal gerilim, diğeri ise bölüme teğet kayma gerilimi olarak adlandırılır.
ortalama stres
toplam stres (toplam stres)
Toplam gerilme şu şekilde ayrıştırılır: bölüme dik olan gerilmeye "normal gerilme" ve kesit içindeki gerilmeye "kayma gerilmesi" denir.
Stres birimi: Pa, genellikle kullanılır: MPa, GPa.
3. Yer değiştirme, deformasyon ve gerinim
1. Yer Değiştirme
Nesnedeki bir noktanın deformasyondan önce ve sonra konum değiştirmesi, malzeme mekaniğinde yer değiştirmenin doğrusal yer değiştirmesi ve açısal yer değiştirmesi vardır. Aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi konsol kirişin serbest ucuna konsantre bir kuvvet uygulanır ve kiriş eğilir ve deforme olur. Serbest ucun yer değiştirmesi gibi belirli bir bölümün yer değiştirmesini incelersek, bölümün ağırlık merkezinin aşağı doğru yer değiştirmesi olacağı açıktır, bu da doğrusal bir yer değiştirmeyle sonuçlanır ve aynı zamanda normal yön kesit de değişecek, yani kesit dönerek açısal bir yer değiştirmeye neden olacaktır. yer değiştirme.
2. Deformasyon
Bir dış kuvvetin etkisi altında bir nesnenin boyut ve şeklindeki değişiklikler.
3. Gerinim
Bir bileşenin bir noktasındaki deformasyon derecesini ölçmek için, gerinim de belirli bir "nokta" içindir.
(1) Lineer gerinim (bir nesnedeki bir noktanın boyutundaki değişim derecesini ölçer).
Şekilde gösterildiği gibi, bileşendeki herhangi bir A noktasını inceliyoruz ve A noktasının yakınındaki herhangi bir B noktasını alıyoruz. AB'nin uzunluğu Dx'tir. Bileşen, dış kuvvetin etkisi altında deforme olur ve hem A hem de B noktaları yeni konumlarına kaydırılır. Deformasyonun Dx aralığında üniform olduğu varsayılarak, aradaki mesafe Dx artı Ds olur, ortalama lineer gerinim elde edilebilir
A noktasındaki çizgi gerinimini elde etmek için yukarıdaki formülün limitini alıyoruz.
Düzlem problemleri için şekilde küçük bir dikdörtgen gösterilir ve dış kuvvet etki çizgisi noktalı bir çizgiyle gösterilen bir dikdörtgene dönüşür (boyut değişir). Deformasyon, Dx ve Dy aralığında üniformsa, x ve y yönlerindeki gerinim boyunca ortalama bir çizgi vardır.
resim
x ve y yönlerinde lineer gerilimi elde etmek için sırasıyla limiti alın
resim
(2) Açısal gerinme (bir nesnedeki bir noktanın şeklindeki değişiklik derecesini ölçer) aynı zamanda kayma gerilimi veya kayma gerilimi olarak da adlandırılır.
Dik açıdaki değişiklik olarak tanımlanır.
