此时,左段上作用有外力FAy,为保持平衡,截面m-m 上一定作用有与之平衡的内力,将左段上的所有外力向截面m-m 的形心平移,得到垂直于梁轴线的外力Fˊ及作用在梁对称面内的外力偶矩Mˊ,根据平衡要求,截面m-m 上必然有剪力FQ和弯矩M 存在,二者分别与Fˊ与Mˊ大小相等、方向相反。
若取右段为研究对象,同样可以确定截面m-m 上的剪力与弯矩,所得的剪力与弯矩数值大小是相同的,但由于与左段截面m-m 上的剪力、弯矩互为作用与反作用,故方向相反。截开面上的内力对留下部分而言已属于外力。
确定杆件横截面上的内力分量的基本方法是截面法,一般包含下列步骤:
- 首先应用工程静力学方法,确定作用在杆件上的所有未知的外力。
- 在所要考察的横截面处,用假想截面将杆件截开,分为两部分。
- 考察其中任意一部分的平衡,在截面形心处建立合适的直角坐标系,由平衡方程计算出各个内力分量的大小与方向。
- 考察另一部分的平衡,以验证所得结果的正确性。
需要注意的是:
- 当用假想截面将杆件截开,考察其中任意一部分平衡时,实际上已经将这一部分当作刚体,所以所用的平衡方法与在工程静力学中的刚体平衡方法完全相同。
- 注意区别于理论力学中的内力。
05
弹性体受力与变形特征
由于整体平衡的要求,对于截开的每一部分也必须是平衡的。因此,作用在每一部分上的外力必须与截面上分布内力相平衡,组成平衡力系。这是弹性体受力、变形的第一个特征。弹性体受力后发生的变形也不是任意的,必须满足协调 (compatibility) 一致的要求。这是弹性体受力、变形的第二个特征。
弹性体的内力分量与变形有关,不同的变形形式对应着不同的内力分量。