近期材料力学期中考爆炸,遂决心认真复习材力,现对书中偏心拉压问题中材料中性轴的一个性质从三种角度做如下研究:
一、概念复习
1、什么是材料的中性轴?
为了引出中性轴的概念我们需要纯弯曲梁的平面假设和纵向材料之间无挤压假设。
当等截面直梁受到纯弯曲时,各横截面的内力分布相同。那么由于内力分布相同则对于梁细分后的任意微段的变形情况,应该也是完全相同。那么如果微段的两端横截面不保持为平面,则根据材料的连续性假设,相邻微段为了保持连续性会发生相应的凹凸,这就导致微段的变形情况不相同。因此,任意横截面在纯弯曲情况下均为平面,这就是平面假设。
由于纯弯曲情况下梁上没有横向力作用,则可以假设纵向材料之间不发生相互挤压,这就是纵向材料之间无挤压假设。
那么基于以上两个假设,由于在弯曲的时候梁的凹侧材料纵向缩短,而在梁的凸侧材料纵向伸长,根据连续性假设,中间必定有一层的长度变化为零,这一层称为材料的中性层.横截面与中性层的交线,称为材料的中性轴。
2、什么是偏心拉压?
当外力作用线平行于杆轴(上文中是通过梁引出中性轴的概念,但如果考察中性轴的特性会发现其不仅仅存在于梁之中)但偏离截面形心的加载方式,根据外力为压力或者是拉力分为偏心压缩方式和偏心拉伸方式,统称偏心拉压。为了形象说明,我做了一个简陋的图:

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