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1、第五章轴向拉伸与压缩悬挂式建筑屋顶或各搂层悬挂在立柱（井简.塔架）上的建筑. 又称悬吊式建筑.这种建筑的特点是用分散的钢索和吊杆 承担屋顶和楼板的重量，充分发挥钢材的力学性能，因而 可增大结枸跨度和减少材料用量，并可使逹筑的形式富于 迥化.1837年建造的法園洛里恩军械库，已采理了悬挂结 构屋顶.20世纪50年代以后，随着钢材强度的提高和结构 力学理论的发展，悬挂式结构的应用逐渐广泛，阮用于单 层建筑，也可用于高层建筑.徳国的巴伐利亚动力 公司的大楼，就是由4座圆 柱形的建筑，对称地柱在 中间的高塔上.中间的塔 有25屋离，提暑4座各20层 高的0柱形大楼，是各用 一组粗大的钢索吊挂在从 中间
2、塔顶上伸出的挑梁支 架上，就像挂着4只灯笼一 般.整个建筑物著是用钢 筋混凝土建造.1985年建成的香港汇 丰银行是目前世界上最高 的大型悬挂结构建筑，地 面上43层，高167, 70米， 采用5组桁架式悬挂结构， 垂直构件为8组侧柱，每组 4赧柱子.5-1拉（压）杆横截面上的内力、轴力图5-2应力的概念5-3拉（压）杆横裁面及斜截面上的应力5-4拉（压）杆的应力单元体5-5拉（压）杆的变形、虎克定律5-6材料在拉伸和压缩时的力学性能5-7极限应力、许用应力和殘度条件5-8应力集中的概念概念轴向拉压的外力特点：外力的合力作用线与杆的軸线磴合. 轴向拉压的变形特点、：杆的变形主要是轴向伸缩，伴瓯
3、横向 缩扩.轴向拉伸：杆的变形是轴向伸识，横向缩短. 轴向压缩：杆的变形是轴向缩短，横向变粗.Pp力学模型如图轴向拉伸.对应的力称为拉力。T-5-1拉（压）杆横截面上的内力、轴力图一、内力由于杆件受外力作用后，在其内部引起的各部分之间的相互作用力枸件对变形的抗力 内力.（换一种角度解釋）二.截面法轴力内力的计算是分析构件径度.剛度、稳定性等问题妁 基础.求内力的一般方法是栽面法.1. 截面法的基本步骤： 截开；在所求内力的载曲处Y假想地用截面将杆件一分为 代替：任取一部分，共弃去部分对出下部分的作用，用作用在战开面上相应的内力（力或力偶）代替。 平衝：对留下的部分建立平衡方程，根据其上的已知外
4、力来计耳杆在哉升面上的未知内力（此时截升面上的内力 对所留部分而言是外力）4轴力及其求法栽面法轴向拉压秆的内力称为轴力，其作用线与杆的轴线重合， 用符号Fn表示.I 切开2.代智3 平衡Fn=F轴力一轴向拉压杆的内力.轴力图N(%)的图象表示.反映出轴力卜j横械而位亘变化关系较r观:公确定岀最人轴力的数值及其所在横截面的位置, 即确定危险截面位置,为 强度计算提供依据.轴力图的突变值=集中載荷轴力（图）的简便求法：自左向右：遇到向左的脛，轴力川增量为正；遇到向右的心轴力川增量为負.5kN3kN4轴力图：軸力与截面住丑关系的图线5-2应力的概念问题提出：Pk pP f1 P1. 内力大小不能衡量
5、构件技度的大小.2. 强度；内力在截面的分布集度一应力；材料承受荷載的能力.一、应力的概念1.定丈：由外力引起构件内部横截面上某点的分布内 力集度4.公式的应用条件；直杆.杆的或而无突变.战面到载荷作用点有一定的距离.5. Saint-Venant原理:离开殺荷作用处一定距离，应力分布与犬小不受外我荷作SaiimVenant原理亍应力集中示&图PJf.P W flTI变形不总图;（红色实线为变形前的线,红色虚线为红色实线变形后的形状。）应力分布示意图:例 5-2斜截面上的应力求曼拉直杆任- m上的虫力（该倉面与针倉面诒夬角为N P*H（面上任一点的直力为卩.= - = cos a = a co
6、s a观 A为横截塚上的正应力斜截面上的4力将全皿力片分ICT” = p ： COSU = (7 COS2 U为正庖力J =几Sin di = y sin 2u 一为虬曲力为正、压为負正负号规龙 有使脱鳥体噸时针转动是势的切应力为正, 尺之为負.I.：艺獗挣冤瑟汇翁參丄特殊截面应力的特点、低威钢由于抗剪能力比抗拉能力差，拉伸迂程中出现45“滑移践(2) a = 0 b =碍=“耐十 ra =0t*铁拉伸的斷裂面为横截面(3) a = 90冷 cra = 0 巧 =0例3】图所示轴向受压等栽面杆件，横栽面面积A -400 ,载荷尸50kN ,试衣横截面及件微面旷皿上的应力.F、M -50kN a
7、 = 50 横截面上的正应力 冬=-7x10 = 2S x id Pa = -125MPaA 400x104钏截面上的正应力b“. = r(1 cos2 a =-125x = - 1.6 M Pa w 22I5-4拉（压）杆内的应力单元体应力单元体II 结构的细胞II 单元体的应力状态1.一点的应力状态：过一点有尢数的截而，这一点的參个截而 上的应力情况，称为这点的应力状态.2单元体：单元体 枸件内的点的代表物，是包围被研究点的 无限小的几何体，帝用的是正兴面体.单元体的徃质氛平行面上，应力均布；b平行面上，应力相等.3、拉压杆内一点M6勺应力单元体:5-5拉压）杆的变形.虎克定律一. 拉压杆
8、的变形及应变1杆的纵向总变形:2.找应变：单位长度的线变形:AL伸长为正 缩矩为负c dAx+dAx|3杆的横向变形：4、咐、处的横向线应变:9 r, Aac/Sac = a c - acc =ac符号与e扌目反5、泊松比（戎横向变形系数） 9P -或:少=&泊松比材料的属性之一，由实验可以观定1二. 拉压杆的弹性定律1等内力拉压杆的弹性良律J内力在般中分别为常童时AL = J A(cLr) = PL NLEA _ EAA(cLv)=Nix )dv/V(a)cLv&心)NJE、03、单向应力状态下的弹性定律虎克定律 5 称为材料的弹性樸量表示材料抵抗变形的能力，与泊松比一样都是材料 的固有属性
9、.常用单位一Pa或MP&.* “EA”称为杆件的抗拉压刚度 表示杆件抵抗変形的能力.刃越大，杆件越不易变 形.I【例4已知杆的长度、截面面积，受力如图.材料的弹性撲童民2.1 x lOIPa,求杆的总变形.A=250 min = 2() nm50kN |3()kNI 1py加ABCDEd!Hj 2m jlnij3mjL呻 T T1()HiWOIlli(Hl11,2)；解:画轴力图：5 = 22 AL ICT*一 -O.(M157 in1.57 nun【例5等直杆密度为，弹性模量为E,抗拉刚度为以，长/ 求自重作用下的伸长量.収卜一|截Mi轴丿jn和v（图“轴力图（亦 取微段筍，（圏（）.N d
10、v（AZj 二：耳 i 悟 许可载荷sNg S A0 (1)校核杆的强度已知Nn讣、A. |6,脸算构件是否满足强度条件例1： 一直径d=14mm的圆杆，许用应力o170MPa,受轴向拉力P25上N作用，试校核此杆是否满足强度条件.解；轴力；N=P=25kN应力:162 MPaN 4P 4*25x10,N = 77 cP = 3.14x00142强度校核：rrinLv = 162MPa MRC严兰用大型艮吴斤和库去成因因工程需旻，使杆件上有孔.槽或切口，使得截面尺寸 发生突然変化，应力就不再均匀分布.I特点位于孔洞、槽口或切口边应力急剧增加，而离这些位置 越远的部位，应力趟趋于均匀.一一理论应力集中因数材料的影响，应力集中对塑性材料的彩响不丸； 应力集中对腌性材料的形响严重，应林 别注意.