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第六节 拉伸、压缩超静定问题
1、静定与超静定的概念:由静力学平衡方程即可求出全部未知力的问题称为静定问题。只凭静力学平衡方程不能求出全部未知力的问题称为超静定问题。
2、超静定次数:超静定次数 = 未知力数 — 独立平衡方程数。
3、超静定问题的解法:通过变形协调方程(几何方程)和物理方程来建立补充方程。
4、变形协调方程:也称为变形几何相容方程。结构受力变形后,结构各部分变形必须满足相互协调的关系。可以通过结构的变形图来建立结构各部分变形之间的关系。
5、结构变形图的画法:①若能直接判断出真实变形趋势,则按真实变形趋势画变形图;②若不能直接判断出真实变形趋势,则画出任意可能变形图即可;③对于不能判断出真实变形趋势的情况,应设杆子受拉,即内力为正(设正法),若计算结果为负,则说明真实方向与所设方向相反;④杆子受力与变形要一致,设杆子受拉则应该伸长,设杆子受压则应该缩短;⑤刚性杆不发生变形。
6、超静定结构内力特征:在超静定结构中各杆的内力与各杆刚度的比值有关。刚度越大内力越大。
7、温度应力和装配应力:超静定结构在温度变化时构件内部产生的应力称为温度应力。由于加工误差使实际杆长与设计尺寸不同,超静定结构组装后还没有受外力时已经存在的应力称为装配应力。温度应力和装配应力问题的解法:与超静定问题解法相同,在建立变形协调方程和物理方程时要考虑温度和加工误差的影响。
第七节 应力集中的概念
1、应力集中:因杆件外形突然变化而引起的局部应力急剧增大的现象,称为应力集中。
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2、理论应力集中因数:
其中:
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为应力集中截面上最大应力,σ为同截面上平均应力。
3、圣维南原理:用与原力系等效的力系来代替原力系,则除在原力系作用区域内有明显差别外,在离外力作用区域略远处,应力分布与大小不受外载荷作用方式的影响。(杆端作用力的分布方式,只影响杆端局部范围的应力分布,影响区的轴向范围约离杆端1—2个杆的横向尺寸。)