هل يمكنك التمييز بوضوح بين المفاهيم والاختلافات بين القوة الداخلية والتوتر والضغط؟ تعال وشاهدها كلها اليوم.
1. مفهوم القوة الداخلية
1. التعريف
تشير القوة الداخلية إلى قوة التفاعل (قوة داخلية إضافية) بين الأجزاء المتجاورة في كائن بسبب قوة خارجية. القوة التي يمارسها العالم الخارجي على القضيب تسمى القوة الخارجية.
يتكون أي جسم من عدد لا نهائي من الجسيمات ، وهناك قوة تفاعل بين أي جسيمين متجاورين في المكون ، وحجم القوة مرتبط بالموضع النسبي للجسيمات. عندما يتعرض كائن لقوة خارجية ، يتشوه الكائن ، ويتغير الموضع النسبي لجزيئاته الداخلية ، وتتغير قوة التفاعل بينهما وفقًا لذلك. نسمي تغيير القوة الناتجة عن القوة الخارجية القوة الداخلية الإضافية ، أو القوة الداخلية باختصار.
2. طريقة حساب القوة الداخلية - طريقة القسم
من الواضح أن القوة الداخلية موجودة داخل المكون. إذا كنت تريد حل القوة الداخلية ، فعليك فضح القوة الداخلية. بهذه الطريقة ، نستخدم طريقة المقطع العرضي لحل موضع المقطع العرضي للقوة الداخلية وفقًا للاحتياجات. قص المقطع افتراضيًا ، يكون العضو الأصلي متوازنًا ، وأي جزء بعد القطع يكون متوازنًا أيضًا ، أي أن أي جزء على جانبي المقطع يكون في حالة متوازنة تحت تأثير القوة الخارجية والقوة الداخلية على القسم. لذلك ، يمكنك اتخاذ أي جانب من القسم ، ودراسة شروط توازنه ، وإنشاء معادلة توازن ، وحل القوة الداخلية في القسم. الخطوات المحددة لحل القسم هي كما يلي.
القطع الافتراضي: في المقطع العرضي حيث يتم البحث عن القوة الداخلية (عادةً ما يكون المقطع العرضي) ، يتم تقسيم القضيب التخيلي إلى قسمين بواسطة المقطع العرضي.
الاستبدال: خذ جزءًا بشكل تعسفي ، ويتم استبدال تأثير الجزء المهمل على الجزء المتبقي بالقوة الداخلية المقابلة (القوة أو القوة الزوجية) التي تعمل في القسم.
التوازن: إنشاء معادلة توازن للجزء المتبقي ، وحساب القوة الداخلية غير المعروفة للقضيب على سطح القطع بناءً على القوة الخارجية المعروفة عليه (في هذا الوقت ، القوة الداخلية على سطح القطع هي القوة الخارجية للجزء المتبقي). وفقًا للافتراض الأساسي للتوحيد والاستمرارية ، يجب توزيع قوة تعسفية باستمرار على المقطع بعد القطع ، وهناك قوى داخلية في كل نقطة في القسم ، ولكن لا يوجد سوى ستة شروط توازن لنظام القوة التعسفي في الفضاء ، ولا يمكننا حلها جميعًا. القوة الداخلية لكل نقطة. وفقًا لتبسيط نظام القوة ، نقوم بتبسيط أي نظام قوة لهذه القوة الداخلية إلى نقطة من القسم ، عادةً إلى النقطة الوسطى للقسم ، والحصول على متجه رئيسي ولحظة رئيسية ، كما هو موضح في الشكل أدناه.
بأخذ النقطه الوسطى للقسم كأصل ، قم بإنشاء نظام إحداثيات ديكارتي كما هو موضح في الشكل ، يكون المحور x عموديًا على المقطع العرضي ، أي على طول محور القضيب ، والمحور y و z -المحور في مستوى المقطع. يمكن أن يؤدي تحليل المتجه الرئيسي إلى محاور الإحداثيات الثلاثة إلى الحصول على ثلاثة مكونات: القوة المحورية على طول المحور x ، وقوة القص على طول المحور y والمحور z.
صورة
ينتج عن تحليل اللحظات الرئيسية على طول محاور الإحداثيات الثلاثة ثلاثة مكونات: عزم الدوران على طول المحور x ، ولحظات الانحناء على طول المحور y والمحور z.
كما نسمي هذه المكونات الستة قوى داخلية ، لكن تجدر الإشارة إلى أن هذه المكونات الستة هي القوة الناتجة أو لحظة القوى الداخلية. حل القوة الداخلية للشريط لاحقًا هو إيجاد القوة المحورية ، وقوة القص ، وعزم الدوران ، ولحظة الانحناء ، لأن هذه القوى الداخلية تتوافق مع التشوه الأساسي للشريط: تشوه التوتر والضغط ، وتشوه القص ، والتشوه الالتوائي ، وتشوه الانحناء.
2. مفهوم الإجهاد
الإجهاد هو تركيز توزيع القوة الداخلية (يكون الضغط من أجل "نقطة" معينة ، عندما نريد وصف إجهاد نقطة ما ، يجب أن نشير إلى موضع هذه النقطة واتجاه المستوى الذي يمر عبر هذه النقطة) ، من أجل وصف ضغط نقطة في المقطع ، خذ منطقة دقيقة DA حول هذه النقطة ، كما هو موضح في الشكل. القوة الناتجة لنظام القوة الداخلية على هذه المنطقة الدقيقة هي DF. نظرًا لأن هذه المنطقة صغيرة بما يكفي ، فإننا نفترض أن القوة الداخلية موزعة بشكل موحد ، ثم يمكننا الحصول على متوسط الضغط ، ثم نأخذ حد متوسط الضغط للحصول على إجمالي الضغط أو الإجهاد الكلي لهذه النقطة ، اتجاه يتغير الضغط الكلي مع موضع النقطة المحددة. من الواضح أن الإجهاد الكلي هو ناقل ، والعلاقة بين اتجاهه والمقطع تعسفية. ثم نحلل الضغط الكلي إلى مكونين ، أحدهما يسمى الإجهاد الطبيعي العمودي على القسم ، والآخر يسمى إجهاد القص المماس للقسم.
يعني الإجهاد
الإجهاد الكلي (الإجهاد الكلي)
يتحلل الإجهاد الكلي إلى: يسمى الإجهاد العمودي على المقطع "إجهاد عادي" ، ويسمى الإجهاد داخل القسم "إجهاد القص".
وحدة الضغط: Pa ، وعادة ما تستخدم: MPa ، GPa.
3. النزوح والتشوه والضغط
1. النزوح
تغيير موضع نقطة في الجسم قبل وبعد التشوه ، يكون للإزاحة في ميكانيكا المواد إزاحة خطية وإزاحة زاوية. كما هو مبين في الشكل أدناه ، يتم تطبيق قوة مركزة على الطرف الحر لحزمة الكابول ، وتنحني الحزمة وتشوهها. إذا فحصنا إزاحة قسم معين ، مثل إزاحة الطرف الحر ، فمن الواضح أن النقطه الوسطى للقسم سيكون لها إزاحة لأسفل ، مما ينتج عنه إزاحة خطية ، وفي نفس الوقت ، الاتجاه الطبيعي لـ سيتغير القسم أيضًا ، أي أن القسم سيدور ، مما يؤدي إلى إزاحة زاوية. الإزاحة.
2. تشوه
التغييرات في حجم وشكل كائن تحت تأثير قوة خارجية.
3. سلالة
لقياس درجة التشوه عند نقطة ما في أحد المكونات ، يكون الضغط أيضًا "نقطة" معينة.
(1) الانفعال الخطي (يقيس درجة التغير في حجم نقطة في جسم ما).
كما هو موضح في الشكل ، نفحص أي نقطة A في المكون ، ونأخذ أي نقطة B بالقرب من النقطة A. وطول AB يساوي Dx. يتشوه المكون تحت تأثير القوة الخارجية ، ويتم إزاحة كلتا النقطتين A و B إلى مواقع جديدة. تصبح المسافة بين Dx زائد Ds ، بافتراض أن التشوه منتظم في نطاق Dx ، يمكن الحصول على متوسط الإجهاد الخطي
نأخذ حد الصيغة أعلاه للحصول على إجهاد الخط عند النقطة أ
بالنسبة لمشاكل المستوى ، يظهر مستطيل صغير في الشكل ، ويصبح خط عمل القوة الخارجية مستطيلًا يظهر بخط منقط (يتغير الحجم). إذا كان التشوه منتظمًا في نطاق Dx و Dy ، فهناك خط متوسط على طول إجهاد الاتجاهين x و y.
صورة
خذ النهاية على التوالي لتحصل على الإجهاد الخطي في اتجاهي x و y
صورة
(2) الانفعال الزاوي (يقيس درجة التغير في شكل نقطة في جسم ما) يسمى أيضًا إجهاد القص أو إجهاد القص.
يُعرّف بأنه التغيير في الزاوية اليمنى.
