構(gòu)件內(nèi)力及計(jì)算課程大綱力的概念力的定義、力的性質(zhì)、力的表示方法力的單位牛頓、千克力、磅力的定義和轉(zhuǎn)換內(nèi)力和外力內(nèi)力的概念、內(nèi)力的分類、內(nèi)力的作用構(gòu)件內(nèi)力軸力、剪力、彎矩的概念、計(jì)算方法力的概念作用與反作用力的概念，源于物體之間的相互作用。物體施加在另一個(gè)物體上的作用力，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)大小相等、方向相反的反作用力。力的性質(zhì)力具有大小和方向。力的作用效果取決于力的方向和大小，力的單位是牛頓（N）。力的單位牛頓(N)國(guó)際單位制中力的單位，代表了1千克質(zhì)量的物體在1米每平方秒的加速度作用下的力。千克力(kgf)重力單位，代表了1千克質(zhì)量的物體在地球表面所受到的重力。磅力(lbf)英制單位，代表了1磅質(zhì)量的物體在1英尺每平方秒的加速度作用下的力。內(nèi)力和外力外力作用在結(jié)構(gòu)物上的力，來(lái)自外界內(nèi)力結(jié)構(gòu)物內(nèi)部各部分之間的相互作用力內(nèi)力的類型1軸力構(gòu)件截面上的垂直力，如拉力和壓力。2剪力構(gòu)件截面上的平行力，如剪切力。3彎曲力矩使構(gòu)件發(fā)生彎曲的力矩，如梁的彎曲力矩。軸力1定義軸力是指作用在構(gòu)件軸線方向上的力，也稱為拉力或壓力。2方向軸力可以是拉力，也可以是壓力，取決于力的方向。3影響軸力會(huì)導(dǎo)致構(gòu)件的伸長(zhǎng)或縮短，并可能引起構(gòu)件的破壞。剪力剪力定義剪力是指作用在物體橫截面上，并使物體產(chǎn)生剪切變形（切向運(yùn)動(dòng)）的力。剪力方向剪力方向與物體表面平行，并垂直于截面。彎曲力矩定義彎曲力矩是指作用在物體上，使其發(fā)生彎曲的力矩。方向彎曲力矩的方向取決于力的作用方向和力臂的長(zhǎng)度。單位彎曲力矩的單位通常為牛頓米（Nm）或千克米（kNm）。平面內(nèi)受力軸向力構(gòu)件受到的沿軸線方向的力，稱為軸向力。分為拉力、壓力兩種。剪力使構(gòu)件截面發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)的力，稱為剪力。彎矩使構(gòu)件產(chǎn)生彎曲的力偶矩，稱為彎矩。平面內(nèi)內(nèi)力結(jié)構(gòu)1軸力沿著桿件軸線方向的作用力。2剪力垂直于桿件軸線方向的作用力。3彎矩使桿件發(fā)生彎曲的力偶矩。空間受力1三維空間考慮構(gòu)件在三維空間中的受力情況，例如來(lái)自不同方向的載荷。2復(fù)雜性空間受力問(wèn)題比平面受力問(wèn)題更加復(fù)雜，需要考慮多個(gè)方向的力矩和剪力。3實(shí)際應(yīng)用許多實(shí)際工程問(wèn)題都涉及到空間受力，例如橋梁、高層建筑和大型機(jī)架?？臻g內(nèi)力結(jié)構(gòu)1扭矩繞軸旋轉(zhuǎn)力矩2剪力垂直于截面力的合力3軸力沿著截面方向的力平面應(yīng)力狀態(tài)定義當(dāng)構(gòu)件受到外力作用時(shí)，其內(nèi)部各點(diǎn)都會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力。如果構(gòu)件的應(yīng)力狀態(tài)只在平面上發(fā)生變化，而垂直于平面的方向上應(yīng)力為零，則稱為平面應(yīng)力狀態(tài)。特點(diǎn)平面應(yīng)力狀態(tài)的特點(diǎn)是：應(yīng)力只存在于一個(gè)平面上，而垂直于該平面的方向上應(yīng)力為零。平面應(yīng)力分析1外力應(yīng)力分析中，外力主要指作用在結(jié)構(gòu)或構(gòu)件上的載荷，例如重力、壓力、拉力等。外力會(huì)使結(jié)構(gòu)或構(gòu)件內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力。2應(yīng)力分布應(yīng)力在結(jié)構(gòu)或構(gòu)件內(nèi)部的分布情況，例如均勻分布、集中分布、線性分布等。應(yīng)力的分布情況會(huì)影響結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的強(qiáng)度和剛度。3應(yīng)力集中應(yīng)力集中是指在結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的某些局部區(qū)域，應(yīng)力值明顯高于周圍區(qū)域的現(xiàn)象，例如孔洞、缺口等。應(yīng)力集中會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的強(qiáng)度降低，甚至發(fā)生破壞。等效應(yīng)力概念等效應(yīng)力是指將多軸應(yīng)力狀態(tài)簡(jiǎn)化為單軸應(yīng)力狀態(tài)時(shí)的等效值。作用便于進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算和材料失效分析。計(jì)算公式根據(jù)不同的失效準(zhǔn)則，等效應(yīng)力計(jì)算公式有所不同。平面應(yīng)力失效準(zhǔn)則最大拉伸應(yīng)力材料在單軸拉伸時(shí)的屈服強(qiáng)度或抗拉強(qiáng)度作為失效準(zhǔn)則最大剪應(yīng)力材料在單軸剪切時(shí)的屈服強(qiáng)度或抗剪強(qiáng)度作為失效準(zhǔn)則莫爾圓利用莫爾圓，通過(guò)最大拉伸應(yīng)力和最大剪應(yīng)力確定材料的失效狀態(tài)構(gòu)件內(nèi)力計(jì)算1計(jì)算方法基于力學(xué)原理2計(jì)算模型理想化簡(jiǎn)化3計(jì)算結(jié)果結(jié)構(gòu)安全性軸壓構(gòu)件內(nèi)力內(nèi)力類型公式說(shuō)明軸力N=FF為外力，軸力等于外力的大小剪力Q=0軸壓構(gòu)件不承受剪力彎矩M=0軸壓構(gòu)件不承受彎矩受彎構(gòu)件內(nèi)力彎矩外力作用下，使構(gòu)件產(chǎn)生彎曲的力矩剪力外力作用下，使構(gòu)件產(chǎn)生剪切的力受剪構(gòu)件內(nèi)力1剪力剪力是指作用于構(gòu)件截面上的平行于截面的力。2剪應(yīng)力剪應(yīng)力是指剪力在截面上的分布。3剪切強(qiáng)度剪切強(qiáng)度是指材料抵抗剪切破壞的能力。受扭構(gòu)件內(nèi)力1扭矩力矩2扭轉(zhuǎn)角變形程度3扭轉(zhuǎn)應(yīng)力材料內(nèi)部組合受力構(gòu)件內(nèi)力受力形式內(nèi)力類型計(jì)算方法軸向拉伸或壓縮軸力力平衡方程彎曲彎矩力矩平衡方程剪切剪力力平衡方程扭轉(zhuǎn)扭矩力矩平衡方程負(fù)荷系數(shù)定義負(fù)荷系數(shù)是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中用于考慮實(shí)際使用環(huán)境和荷載變化的系數(shù)。它表示結(jié)構(gòu)實(shí)際承受的荷載與理論計(jì)算荷載的比值。作用負(fù)荷系數(shù)用于提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全性，以應(yīng)對(duì)不可預(yù)見(jiàn)的荷載變化和環(huán)境因素，確保結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。部分安全系數(shù)定義部分安全系數(shù)是用來(lái)彌補(bǔ)材料強(qiáng)度、荷載、幾何尺寸等不確定性的系數(shù)。作用確保結(jié)構(gòu)在實(shí)際使用過(guò)程中具有足夠的安全性，避免因意外事故而發(fā)生失效。種類包括材料強(qiáng)度部分安全系數(shù)、荷載部分安全系數(shù)、幾何尺寸部分安全系數(shù)等。抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)抗壓強(qiáng)度抗壓強(qiáng)度是指材料抵抗壓力的能力，是衡量材料強(qiáng)度和安全性的重要指標(biāo)。設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)要求應(yīng)確保構(gòu)件在工作狀態(tài)下能夠安全可靠地承受設(shè)計(jì)荷載，并滿足使用要求?？辜魪?qiáng)度設(shè)計(jì)剪力作用構(gòu)件受到剪力作用時(shí)，會(huì)發(fā)生橫截面的相對(duì)滑動(dòng)?？辜魪?qiáng)度抗剪強(qiáng)度是指構(gòu)件抵抗剪力破壞的能力。剪切破壞當(dāng)剪力超過(guò)構(gòu)件的抗剪強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)發(fā)生剪切破壞?？箯潖?qiáng)度設(shè)計(jì)彎矩計(jì)算確定梁截面上的最大彎矩，并將其作為彎矩強(qiáng)度設(shè)計(jì)的依據(jù)。根據(jù)材料的強(qiáng)度和截面尺寸，計(jì)算梁的抗彎強(qiáng)度。比較彎矩強(qiáng)度與設(shè)計(jì)要求，確保梁能夠承受預(yù)期的載荷。抗扭強(qiáng)度設(shè)計(jì)扭轉(zhuǎn)應(yīng)力扭轉(zhuǎn)應(yīng)力是由于扭矩作用在構(gòu)件上而產(chǎn)生的切應(yīng)力，是構(gòu)件抗扭能力的關(guān)鍵指標(biāo)。強(qiáng)度設(shè)計(jì)抗扭強(qiáng)度設(shè)計(jì)旨在確保構(gòu)件在扭轉(zhuǎn)荷載作用下不會(huì)發(fā)生破壞，確保結(jié)構(gòu)安全可靠。強(qiáng)度驗(yàn)算通過(guò)計(jì)算扭轉(zhuǎn)應(yīng)力并與材料的抗扭強(qiáng)度進(jìn)行比較，以判斷構(gòu)件是否滿足抗扭強(qiáng)度要求。構(gòu)件內(nèi)力綜合作用強(qiáng)度驗(yàn)算多重載荷結(jié)構(gòu)構(gòu)件通常承受多種載荷，包括軸向載荷、彎曲載荷和扭轉(zhuǎn)載荷。綜合考慮這些載荷的影響對(duì)于結(jié)構(gòu)安全至關(guān)重要。組合作用當(dāng)多種載荷同時(shí)作用于結(jié)構(gòu)時(shí)，它們會(huì)相互影響，導(dǎo)致內(nèi)力的變化和應(yīng)力的