文档介绍：结构杆件的受力变形
结构杆件的受力变形
高二（10）班黄钦仪魏萌
指导教师邹樑
摘要
这篇论文通过实验，向我们展示了结构杆件在刚性连接下的受力变形特点以及杆系的不同部位受力对其他部位层以上部分是受拉的，中间层以下部分是受压的。
我们重点要看竖杆是怎样受力变形的，在相片中很明显地看到，④号杆与⑥号杆都相对D杆向外凸出了，也就是④号杆向左边凸出，⑥号杆则向右凸出了。可见，④号杆的中间层以左是受拉的，而中间层以右是受压的，⑥号杆的中间层以左是受压的，中间层以右是受拉的。再看③号杆与⑤号杆，它们都是相对B杆向内凸出了，即③号杆向右凸出，⑤号杆向左凸出。所以③号杆的中间层以左是受压的，中间层以右是受拉的，⑤号杆的中间层以左是受拉的，中间层以右是受压的。
由于③号杆和⑤号杆的影响，B杆也发生了变形，虽然现象没有其它杆件那么明显（说明它所受力不太大），但也可以清晰地看到它是向上凸出的，所以它中间层以上受拉的，中间层以下是受压。与此同时，A杆件也发生了变形，它的变形更不明显受力就更小了，照片上的显示也不很清楚，但我们可以根据前面的实验推断，A杆是向上凸出的。事实也是如此，在做实验时靠近一些就可以发现，它确实是向上凸出了，所以它中间层以上是受拉的，中间层以下是受压的。
对于①号杆与②号杆的变形那就更难观测到了，这里就先放一下，做完下一个实验再作讨论。
4、我们在上个实验的杆系的B杆上加载（如图）
我们看到，B杆受力变形了，它是向下凸出的，在其旁的A杆也因其影响向上凸出了，B区的中间层以上
部分是受压的，中间层以下部分是受拉的；A区的中间层以上是受拉的，中间层以下是受压的。
③号杆与⑤号杆都明显地相对B杆向外凸出了，即③号杆向左凸出，⑤号杆向右凸出。③号杆中间层以左是受拉的，中间层以右是受压的；⑤号杆中间层以左是受压的，中间层以右是受拉的。由于③、⑤号杆的影响，D区也变形了，它的变形并不很明显，所以受力并不大，但在照片中可以清楚地看见它是向上凸出的。它的中间层以上部分是受拉的，中间层以下则受压。C区杆件由于受D杆影响，也会受力变形，但它的变形不易观察到，但是我们可以推断，它是向下凸出的。也就是它的中间层以上部分是受压的，中间层以下部分是受拉的。
再看④号杆和⑥号杆，它们的变形也不太明显，说明受力不太大。但凑近点可以看出，④号杆与⑥号杆都是相对D杆向里凸出的，也就是④号杆向右凸出，⑥号杆向左凸出。这样，④号杆中间层以左是受压，中间层以右是受拉的；⑥号杆中间层以左是受拉，中间层以右是受压的。而这次实验中①号与②号杆的变形也不明显，很难观察出来。
现在我们来解决上面留下的问题。比较第3、4个实验，我们发现：凡是横杆件向下凸出弯曲时，支撑它的两个竖杆则会相对这根横杆向外凸出；凡是横杆件向上凸出弯曲时，支撑它的两个竖杆则会相对这根横杆向里凸出。于是我们就猜想，在3实验中，A区是向下凸出的，那么①杆就应该向左凸出；而②杆应该向右凸出；在4实验中，①杆是向右凸出的，②杆是向左凸出的。通过上网查相关资料及向专业人员请教，经过计算说明我们的推论是正确的。
通过上两个实验，我们可以推论，杆件的受力情况由此杆件离主受力杆件的远近决定：由近到远是逐渐减弱的。即离主受力杆件越近，受力越大，变形越明显；离主受力杆件越远，受力越小，变形越不明显。这可以从受力时各杆件的弯曲程度上看出。在第3个实验中，受拉区有10个：①号杆中间层以左、②号
杆中间层以右、③号杆中间层以右、④号杆中间层以左、⑤号杆中间层以左、⑥号杆中间层以右、A区中间层以下、B区中间层以上、C区中间层以上、D区中间层以下。其中变形最明显的从强到弱有：D区中间层以下、C区中间层以上、③杆中间层以右、④杆中间层以左、⑤杆中间层以左、⑥杆中间层以右。受压区也有10个，它们分别与受拉区对应，而受力最明显的受压区也与受力明显的受拉区对应。在实验4中，受拉区也有10个：①杆的中间层以右、②杆中间层以左、③杆中间层以左、④杆中间层以右、⑤杆中间层以右、⑥杆中间层以左、A杆中间层以上、B杆中间层以下、C杆中间层以下、D杆中间层以上。其中变形最明显的从强到弱有：B区中间层以下、A区中间层以上、③杆中间层以左、④杆中间层以右。对应的受压区也有10个。这样，可见在中间的杆件上加载对其它杆件的影响会比在上边的杆件上加载对其它杆件的影响大。
根据上面的结论，我们可以推想：如果分别是C杆和A杆上加载会如何呢？根据我们上面的结论：横杆向下凸出时，支撑它的两个竖杆会相对这根横杆向外凸出；横杆向上凸出时，支撑它的两个竖杆会