任务一　杆件的外力与变形特点

进行结构的受力分析时,只考虑力的运动效应,可以将结构看作刚体；但进行结构的内力分析时,要考虑力的变形效应,必须把结构作为变形固体处理。所研究杆件受到的其他构件的作用,统称为杆件的外力,外力包括荷载(主动力)以及荷载引起的约束反力(被动力)。广义地讲,对构件产生作用的外界因素除荷载以及荷载引起的约束反力外,还有温度改变、支座移动、制造误差等。杆件在外力作用下的变形可分为四种基本变形及其组合变形。

一、轴向拉伸与压缩

受力特点：杆件受到与杆轴线重合的外力作用。

变形特点：杆件沿轴线方向伸长或缩短。

产生轴向拉伸与压缩变形的杆件称为拉压杆。如图3-1所示屋架中的弦杆、牵拉桥的拉索和桥塔、闸门启闭机的螺杆等均为拉压杆。

二、剪切

受力特点：杆件受到垂直杆轴方向的一组等值、反向、作用线相距极近的平行力作用。

变形特点：两力之间的横截面产生相对错动变形。

产生剪切变形的杆件通常为拉压杆的连接件。如图3-2所示螺栓、销轴连接中的螺栓和销钉,均产生剪切变形。

三、扭转

受力特点：杆件受到垂直杆轴平面内的力偶作用。

变形特点：相邻两横截面绕杆轴线产生相对扭转变形。

产生扭转变形的杆件多为传动轴,房屋的雨篷梁等也有扭转变形,如图3-3所示。

四、平面弯曲

受力特点：杆件受到垂直杆轴方向的外力,或杆轴所在平面内作用的外力偶。

变形特点：杆轴由直变弯。

产生弯曲变形的杆件称为梁。工程中常见梁的横截面多有一根对称轴(图3-4),各截面对称轴形成一个纵向对称平面。若荷载与约束反力均作用在梁的纵向对称平面内,梁的轴线也在该平面内弯成一条曲线,这样的弯曲称为平面弯曲,如图3-4所示。平面弯曲是最简单的弯曲变形,是一种基本变形。本项目重点介绍单跨静定梁的平面弯曲内力。

单跨静定梁有三种基本形式,如图3-5所示。