Внутренняя сила (ВС) – один из двух (наряду с внутренним моментом) силовых факторов возникающих в поперечном сечении бруса под действием внешних нагрузок.
Рассмотрим некоторый брус, находящийся под воздействием произвольной системы внешних сил.
Оговоримся, что эти нагрузки удерживают брус в состоянии равновесия.
Для расчета внутренних сил применяется метод сечений.
Если данный брус мысленно рассечь в любом месте и рассмотреть одну из частей, то для обеспечения ее неподвижности отброшенная часть заменяется действием внутренней силы R и внутреннего момента M.
Другими словами, внутренняя сила это некоторое усилие, с которым обе части бруса «удерживают» друг друга.
В общем случае нагружения внутренняя сила может располагаться под любым углом к поперечному сечению рассматриваемого бруса. Поэтому для некоторого упрощения расчетов её раскладывают на составляющие, проецируя на соответствующие оси координат.
Всего может быть три составляющие полной внутренней силы: продольная сила N и две поперечные силы Qx и Qy.
Величина и направление внутренних сил определяется из условия статичности отсеченных частей бруса. Для этого записываются необходимые уравнения статики: суммы проекций всех внешних и внутренних сил приложенных к рассматриваемой части приравниваются к нулю
При растяжении-сжатии внутренняя сила в поперечном сечении направлена вдоль оси стержня (продольная сила N).
При кручении ВС равна нулю (имеет место только внутренний скручивающий момент).
При поперечном изгибе ВС направлена поперек продольной оси балки (поперечная сила Q).
Знак внутренних сил зависит от направления и расположения по отношению к рассматриваемой части бруса и принимается согласно соответствующих правил.
Практически все прочностные расчеты в механике начинаются с определения внутренних усилий в элементах конструкций.
В случаях, когда внутренние усилия меняют величину и знак по длине бруса для наглядности строят их эпюры.
