中职土木工程力学基础(1)
19页1、3.5 直杆轴向拉、压的变形一、弹性变形与塑性变形杆件在外力作用下发生变形,随着外力取消即随之消失的变形称为弹性变形。上述试验中,当手拉弹簧的拉力不大时放松,弹簧可以完全恢复原状,表现为弹性性质。当外力取消时不消失或不完全消失而残留下来的变形称为塑性变形。在手拉橡皮泥后放松时,发现橡皮泥拉长了,这局部拉长而不能恢复的变形就是塑性变形。土木工程中,要求构件所受的荷载通常限定在弹性变形范围内。观察与思考取一根弹簧和一块橡皮泥,分别用手拉一下后放开,试观察它们的变形有何不同?二、胡克定律如图 所示,杆件在轴向拉力作用下产生伸长变形,设杆件原长为l,变形后长度为l1,那么纵向变形l 为:拉伸时l 规定为正,反之为负,其单位为毫米mm。为了消除杆长对变形的影响,常用单位长度的变形来描述杆件变形的程度,单位长度的变形称为线应变,用表示,那么线应变为:纵向绝对变形规定拉伸时 为正,反之为负,线应变量纲为1。实验说明:在弹性受力范围内,杆件的纵向变形与杆件所受的轴力及杆件长度成正比,与杆件的横截面面积成反比,这就是胡克定律。其表达式为:胡克定律的另一种表达形式:式中E 称为材料的弹性模量,与材料的性质
2、有关,由实验测定,它反映了某种材料抵抗变形的能力,在国际单位制中常用单位为兆帕MPa。它说明:在弹性受力范围内,应力与应变成正比。3.6 直杆轴向拉、压在工程中的应用一、工程应用实例分析道路与桥梁工程中,常见的轴向受拉或受压构件分析。应用分析:自从1956 年瑞士建成第一座现代化的斯特勒姆桑德斜拉桥以来,世界各国相继修建了300 多座斜拉桥,我国就占了100 多座。在图a、b 所示的某斜拉桥中,钢质拉索就属于轴向受拉构件。在施工与使用过程中,要采取有效的措施如对钢索外加防护套、内注水泥浆防止钢索发生锈蚀。道路与桥梁工程中许多桥墩属于轴向受压构件,其截面通常采用圆形图c或方形。由于桥墩是轴向受压构件,故其纵向受力钢筋沿周边均匀分布图d。钢质拉索-轴向受拉构件钢质拉索-轴向受拉构件道路与桥梁工程中许多桥墩-轴向受压构件由于桥墩是轴向受压构件,故其纵向受力钢筋沿周边均匀分布钢结构屋架中,常见的轴向受拉或受压构件分析。应用分析:由于大跨度钢屋架结构具有质轻、强度高、无污染等优点,又称“绿色建筑,在土木工程中得到了广泛应用。大跨度双向钢桁架空间结构某大型体育馆图a,跨度到达114 m。目前,钢屋
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