内力是物体内相邻部分之间的相互作用力,为了显示内力,可应用截面法。以实例说明如何求解轴力与轴力图。例:图示杆件,P1=2.5KN,P2=4KN,P3=1.5KN,求AC段、CB段内力,并作其轴力图。基于拉压平面假设:变形后,内部任意横截面仍保持平面,且仍与杆轴垂直,只是横截面间沿杆轴相对平移。可知,杆件任意横截面上各点沿轴向变形相同横截面,各点有相同的正应变,没有切应变。设拉杆的原长为l,承受一对轴向拉力F的作用而伸长后,其长度增为l1,则杆的纵向伸长为Δl=l1 - l。
单位长度的伸长(或缩短),称为线应变,记为ε,于是拉杆的纵向应变为ε=Δl / l。
拉杆在纵向变形的同时将有横向变形。设拉杆为圆截面杆,其原始直径为d,受力变形后缩小为d1,则其横向变形为Δd=d-d1,在均匀变形情况下,拉杆的横向线应变为ε’=Δd / d。
可见,拉杆的横向线应变显然为负,即与其纵向线应变的正负号相反。
拉(压)杆的变形量与其所受力之间的关系与材料的性能有关,只能通过实验来获得。对工程中常用的材料,如低碳钢、合金钢所制成的拉杆,由一系列实验证明:当杆内的应力不超过材料的某一极限值,即比例极限,杆的伸长Δl与其所受外力F、杆的原长成正比,而与其横截面面积A成反比。
下图为低碳钢Q235的应力-应变图,现以该图为基础,介绍整个拉伸过程中,材料经历的线性、屈服、硬化与缩颈四个阶段。

1、线性阶段
在拉伸的初始阶段,应力-应变曲线为一直线(图中之OA),正应力与正应变成正比,即遵循胡克定律:σ=Eε。材料在线性阶段最高点A所对应的正应力,称为比例极限,并用σp表示,直线0A的斜率,数值上即等于材料的弹性模量E。
2、屈服阶段
应力超过比例极限之后,σ与ε不再维持正比的关系。当应力增加至某一定值时,σ-ε曲线出现水平线段(可能有微小波动),这时材料失去抵抗继续变形的能力。当应力达到一定值时,应力几乎不变,而变形却急剧增长的现象称为屈服。使材料发生屈服的正应力,称为屈服应力或屈服极限,并用σs表示。
3、硬化阶段
屈服阶段后,继续增大应力,材料重新呈现抵抗继续变形的能力,称为应变硬化。材料在硬化阶段的最高点D所对应的正应力,称为强度极限,并用σb表示。强度极限是材料所能承受的最大应力。
4、缩颈阶段
当应力增长至强度极限σb之后,试样的某一局部显著收缩,产生所谓缩颈。缩颈出现后,使试样继续变形所需之拉力减小,应力-应变曲线相应呈现下降现象,最后导致试样在缩颈处断裂。
下图为低碳钢压缩时的应力-应变曲线,其中虚线为拉伸时的应力-应变曲线。在屈服之前,压缩曲线与拉伸曲线基本重合,压缩与拉伸时的屈服应力、弹性模量均大致相同。
四、失效与许用应力
强度极限与屈服应力,统称为极限应力,并用σu表示。对于脆性材料,强度极限为其唯一强度指标,因此以强度极限作为极限应力;对于塑性材料,由于其屈服应力小于强度极限,故通常以屈服应力作为极限应力。
经过分析计算所得构件的应力,称为工作应力。
对于由一定材料制成的具体构件,工作应力的最大容许值,称为许用应力,并用[σ]表示。许用应力与极限应力的关系为[σ]=σu/n。式中,n为大于1的系数,称为安全系数。