理论力学课件 物体受力分析及受力图

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第三章物体的受力分析及受力图物体的受力分析及受力图2012年3月6日Tuesday理论力学CAI §3.1载荷荷载分类：（1）按作用时间的久暂恒载：长期作用于结构上的不变荷载，其大小、方向、作用位置是不变的。例如结构的自重、安装在结构上的设备重量等；活载：建筑物在施工和使用期间可能存在的可变荷载。例如吊车荷载、结构上的人群、风、雪等荷载。（2）按荷载的作用范围集中荷载：荷载的作用面积相对于总面积是微小的。分布荷载：分布作用在一定面积或长度上的荷载，如风、雪、自重等荷载。（3）按荷载作用的性质静力荷载：大小、方向和位置不随时间变化或变化极其缓慢，不使结构产生显著的加速度。例如结构自重、楼面活载等；动力荷载：随时间迅速变化或在短暂时间内突然作用或消失的荷载，使结构产生显著的加速度。注意：车辆荷载、风荷载和地震荷载通常在设计中简化为静力荷载，但在特殊情况下要按动力荷载考虑。（4）按荷载位置的变化固定荷载：作用位置固定不变的荷载，例如风、雪、结构自重等。移动荷载：可以在结构上自由移动的荷载，例如吊车梁上的吊车荷载、公路桥梁上的汽车荷载就是移动荷载。2012年3月6日Tuesday理论力学CAI 常见分布载荷2012年3月6日Tuesday理论力学CAI §3.2工程常见约束与约束力自由物体——空间运动不受任何限制的物体，如飞机、导弹、航天器受约束物体——空间运动受到限制的物体，如汽轮机、车轮。工程中大部分研究对象都是非自由体，约束（constraint）——物体运动过程中所受到的限制。约束的作用表现为约束力。约束力——约束对物体的作用力。约束力是一种被动力，其大小不能预先确定，方向总是与约束力所能阻止的运动方向相反。主动力-----那些主动地作用于物体，改变其运动状态的力称为主动力。主动力的大小和方向通常是预先给定的，其变化规律是空间和时间的确定数。如重力，在理论力学中，将物体所受约束理想化，即保留主要性质、忽略次要因素，得到几种工程中常见的约束及约束力。2012年3月6日Tuesday理论力学CAI 起吊装置2012年3月6日Tuesday理论力学CAI 1柔索约束由柔软的绳索、链条或皮带构成的约束。约束力特点：恒为拉力，它们的约束反力是作用在接触点，方向沿绳索背离物体。2012年3月6日Tuesday理论力学CAI 皮带约束方向沿着轮缘的切线方向2012年3月6日Tuesday理论力学CAI 2光滑接触面约束光滑指不计摩擦约束力特点：约束反力通过接触点，方向沿公法线，恒为压力。2012年3月6日Tuesday理论力学CAI 光滑表面上的圆柱2012年3月6日Tuesday理论力学CAI 齿轮啮合2012年3月6日Tuesday理论力学CAI 3光滑圆柱铰链约束1）中间铰链约束如图，将两个物体穿成直径相同的圆孔，再用直径略小的圆柱体（称销子）将两个物体连接上，形成的装置称中间铰链。约束力特点：约束力作用点在接触点，作用线垂直于轴线并通过轴心，但方向不能确定，通常用正交分力Fx、Fy来表示铰链约束力。2012年3月6日Tuesday理论力学CAI 光滑圆柱铰链2012年3月6日Tuesday理论力学CAI 铰约束2012年3月6日Tuesday理论力学CAI 2）固定铰支座约束将中间铰链中的一个物体固定在不动的支撑平面上，形成的装置为固定铰支座.2012年3月6日Tuesday理论力学CAI 大桥2012年3月6日Tuesday理论力学CAI 3）可动铰支座可在起支撑表面上移动约束特点：约束力沿支撑表面的法线，作用线过铰链中心2012年3月6日Tuesday理论力学CAI 可动铰支座2012年3月6日Tuesday理论力学CAI 辊轴约束的一些形式2012年3月6日Tuesday理论力学CAI 4固定端约束将物体的一端完全固定在另一个物体上就形成了固定端约束平面固定端约束力2012年3月6日Tuesday理论力学CAI 路灯杆2012年3月6日Tuesday理论力学CAI 固定端约束简化燕尾槽2012年3月6日Tuesday理论力学CAI 5二力杆约束不计杆重，又没有其它主动力作的刚性杆件，这种只在铰点受两个力而处于平衡的构件称为二力构件，简称二力杆刚体在二力作用下平衡的充要条件是：此二力必等值、反向、共线。•二力杆可承受拉力和压力•二力杆内力处处相等2012年3月6日Tuesday理论力学CAI 二力杆约束CFCBFB2012年3月6日Tuesday理论力学CAI 6球铰链球铰链（球铰）球铰是一种的空间连接铰，它有两个部件组成，球与球壳。该铰只允许两部件绕公共的球心相对转动。约束力通常用三个正交的分力表示FFyFzx2012年3月6日Tuesday理论力学CAI 7轴承约束向心轴承两个方向约束力2012年3月6日Tuesday理论力学CAI 向心轴承2012年3月6日Tuesday理论力学CAI 止推轴承三个方向约束力2012年3月6日Tuesday理论力学CAI §3.3物体的受力分析与受力图解决力学问题时，首先要选定需要进行研究的物体，即选择研究对象；然后根据已知条件，约束类型并结合基本概念和公理分析它的受力情况，这个过程称为物体的受力分析。作用在物体上的力有：主动力：各种已知力，如重力，风力，气体压力等。被动力：各种约束反力，按约束的性质定。受力分析：去之以物，代之以力2012年3月6日Tuesday理论力学CAI 画物体受力图步骤：1确定研究对象，取分离体；整体或局部2先画上主动力；一切照画，不要改变。3再画出约束反力。按约束的性质确定约束力。2012年3月6日Tuesday理论力学CAI 例题3-1重为P的混凝土圆管，放在光滑的斜面上，并在A用绳索拉住，如图a所示，试画出混凝土圆管的受力图。2012年3月6日Tuesday理论力学CAI 例题：判断对错对图(a)中的AB杆受力分析，(b)、(c)图哪个是正确的？2012年3月6日Tuesday理论力学CAI 受力分析（光滑面约束）2012年3月6日Tuesday理论力学CAI 例题3-2判断二力杆水平梁AB在A端用铰链固定，B端用斜杆BC支撑，斜杆在两端B和C处均采用铰链连接，梁上放一电动机。设梁重，电动机重P1P2杆重量不计。试分别画出杆BC和梁AB的受力图。注意判断二力杆2012年3月6日Tuesday理论力学CAI 例题3-3水平梁AB受均匀分布的荷载q(N/m)的作用，梁的A端为固定铰支座，B端为滚动铰支座，试画出梁AB的受力图。2012年3月6日Tuesday理论力学CAI 例题3-4分析图示的结构中各杆受力，不计重力。注意各种铰约束，判断二力杆2012年3月6日Tuesday理论力学CAI 例题画出下列各构件的受力图圆柱O杆AB2012年3月6日Tuesday理论力学CAI 例题4画出下列各构件的受力图整体受力图2012年3月6日Tuesday理论力学CAI 杆DC为二力杆杆AC受力图2012年3月6日Tuesday理论力学CAI 受力分析（注意固定端约束）2012年3月6日Tuesday理论力学CAI 例题5画出下列各构件的受力图注意二力杆方法1方法22012年3月6日Tuesday理论力学CAI 画受力图应注意的问题1、不要漏画力一般情况下，物体之间通过接触产生相互作用力，要分清研究对象都与周围哪些物体相接触，接触处必有力，力的方向由约束类型而定。2、不要画错力约束反力的方向必须严格地按照约束的类型来画，不能凭直观或根据主动力的方向来简单推想。2012年3月6日Tuesday理论力学CAI 3、根据研究对象分清内、外力。受力图上只画外力，不画内力一个力，属于外力还是内力，因研究对象的不同，有可能不同。当物体系统拆开来分析时，原系统的部分内力，就成为新研究对象的外力。无特殊说明，不计杆重。4、同一系统各研究对象的受力图必须整体与局部一致，相互协调，不能相互矛盾，注意作用力与反作用力。若某一处的约束反力的方向一旦设定，在整体、局部或单个物体的受力图上要与之保持一致。2012年3月6日Tuesday理论力学CAI 作业题习题3-1（b,c,f,g,h,i,j,k）3-2（b,c）2012年3月6日Tuesday理论力学CAI 练习2012年3月6日Tuesday理论力学CAI 例题7图示钢制圆轴有两个皮带轮A和B，两轮的直径D=0.5m，自重不计，画出轴的受力图。2012年3月6日Tuesday理论力学CAI