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静力学

梁的内力

切断露出内力 N、V、M,从一侧FBD读出,剪力图,弯矩图,dM/dx = V 故 M 在 V=0 处达峰

受载的梁随便在哪里切开,露出来的截面就显示出把那一块按平衡抓住的内力。轴力、剪力和弯矩,把切开的位置沿梁扫过去,它们就画出剪力图和弯矩图,并定下哪里受的应力最大。打开里面来看的切断,就是这一讲的工具。

拖动切断位置,里面发生的事就显出来。留下的那一块要平衡,截面必须正好给出抵消那边载荷的内部剪力和弯矩,这就是实心梁里面真正发生的事。切开的地方就是读数的地方。

截面能承受三种内部作用。沿轴拉或推的轴力 N,横向切开的剪力 V,把梁弯起来的弯矩,一切换,就看见每一种怎样让材料变形。拉、切、弯,三条路。

切面上的剪力是一侧所有横向力的和。承受中央载荷的梁,拖动切断,经过载荷时剪力从 +P2 台阶式地跳到 -P2,剪力图就这样画出来。越过载荷的那一瞬间,符号翻转。

切面上的弯矩是一侧载荷对切点产生的力矩。拖过去,弯矩在载荷下方笔直升到顶点 P L4 再降下来,这就是三角形的弯矩图。中间弯得最多。

两张图是连着的。弯矩曲线的斜率就是剪力,所以 dM/dx = V,因此剪力经过 0 的地方,弯矩最大。那正是梁最容易断的地方,拖动标记去找,位置就定下来。斜率消失的地方是顶。

实际应用把受载的杆件切开,抓住两侧平衡的内力就露出来。沿轴的轴力 N,横向剪力 V,弯矩,各自从一侧的隔离体图直接读出。剪力是那边横向载荷的和,弯矩是它们对切点的力矩,沿梁扫过切断,就画出剪力图和弯矩图。两者由 dM/dx = V 绑在一起,剪力经过 0 的地方弯矩到达顶点,这样就指出受应力最大的截面。这是从静力学走进材料力学的门,因为那些内力正是材料必须承受的应力。从一根力向量开始的静力学旅程,在这里收束。
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