建筑工程力学单元1--分析构件的受力及绘制受力图.pptx
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1、建筑工程力学建筑工程力学单元单元1 1 分析构件的受力及分析构件的受力及 绘制受力图绘制受力图 高等教育出版社高等教育出版社单元单元1 1 分析构件的受力及分析构件的受力及 绘制受力图绘制受力图 1.1 1.1 静力学基本概念静力学基本概念1.2 1.2 静力学基本公理静力学基本公理1.3 1.3 约束与约束反力约束与约束反力1.4 1.4 构件的受力分析及受力图绘制构件的受力分析及受力图绘制静力学:静力学:研究物体在力系作用下的平衡规律。研究物体在力系作用下的平衡规律。静力学主要研究:静力学主要研究:力系的简化和力系的平衡条件及其应用。力系的简化和力系的平衡条件及其应用。1.1 1.1 静力
2、学基本概念静力学基本概念力的单位:国际单位制:牛顿力的单位:国际单位制:牛顿(N)千牛顿千牛顿(kN)1.1 1.1 静力学基本概念静力学基本概念一、力的概念一、力的概念1定义:定义:力是物体间的相互机械作用力是物体间的相互机械作用。2.力的效应:力的效应:运动效应运动效应(外效应外效应)3.力的三要素:力的三要素:大小,方向,作用点大小,方向,作用点AF 变形效应变形效应(内效应内效应)5.5.力的单位:力的单位:国际单位制:牛顿国际单位制:牛顿(N)千牛顿千牛顿(kN)一、力的概念一、力的概念4力是矢量:用带箭头的有向线段来表示。力是矢量:用带箭头的有向线段来表示。F F:大小大小F F:
3、矢量矢量满足矢量的运算法则满足矢量的运算法则FAF 1.1 1.1 静力学基本概念静力学基本概念力力 系:系:作用在物体上的一群力。作用在物体上的一群力。平衡力系:平衡力系:物体在力系作用下处于平衡。物体在力系作用下处于平衡。物体相对于惯性参考系(地球)保持静止或物体相对于惯性参考系(地球)保持静止或作匀速直线运动的状态。作匀速直线运动的状态。二二.刚体刚体在力的作用下,大小和形状都不变的物体。在力的作用下,大小和形状都不变的物体。三三.平衡平衡AF实例:实例:实例:实例:1.1 1.1 静力学基本概念静力学基本概念1.2 1.2 静力学基本公理静力学基本公理公理公理:人类经过长期实践和经验而
4、得到的结论,它被人类经过长期实践和经验而得到的结论,它被反复实践所验证,无须证明而为人们所公认的结论。反复实践所验证,无须证明而为人们所公认的结论。公理公理 1 二力平衡公理二力平衡公理 作用于刚体上的两个力,使刚体平衡的必要与充分条作用于刚体上的两个力,使刚体平衡的必要与充分条件是:件是:这两个力这两个力大小相等大小相等|F1|=|F2|方向相反方向相反 F1=F2 作用线共线作用线共线,作用于同一个物体上。作用于同一个物体上。对刚体而言,上述条件是充要条件对刚体而言,上述条件是充要条件 二力构件二力构件:只在两个力作用下平衡的刚体叫二力构件:只在两个力作用下平衡的刚体叫二力构件 对变形体而
5、言,上述条件只是必要条件对变形体而言,上述条件只是必要条件二力杆二力杆1.2 1.2 静力学基本公理静力学基本公理变形体(绳子)变形体(绳子)F1F2说明说明:在已知力系上加上或减去任意一个平衡力系,不在已知力系上加上或减去任意一个平衡力系,不改变原力系对刚体的作用。改变原力系对刚体的作用。推论推论1 1:力的可传性。:力的可传性。作用于刚体上的力可沿其作用线移到同一刚体内作用于刚体上的力可沿其作用线移到同一刚体内的任一点,而不改变该力对刚体的效应。的任一点,而不改变该力对刚体的效应。对于刚体,力的三要素为:对于刚体,力的三要素为:大小,方向,作用线大小,方向,作用线公理公理 2 加减平衡力系
6、原理加减平衡力系原理1.2 1.2 静力学基本公理静力学基本公理公理公理 4 力的作用反作用定律力的作用反作用定律公理公理 3 3 力的平行四边形法则力的平行四边形法则等值、反向、共线、分别作用在等值、反向、共线、分别作用在两个物体上、且同时存在。两个物体上、且同时存在。例例 吊灯吊灯1.2 1.2 静力学基本公理静力学基本公理FAFx B BFyx xy yF F例例 吊灯吊灯1.2 1.2 静力学基本公理静力学基本公理A AB BC C 刚体受三力作用而平衡,若其中两力作用刚体受三力作用而平衡,若其中两力作用线汇交于一点,则另一力的作用线必汇交于同线汇交于一点,则另一力的作用线必汇交于同一
7、点,且三力的作用线共面。一点,且三力的作用线共面。推论推论2:三力平衡汇交定理三力平衡汇交定理 1.2 1.2 静力学基本公理静力学基本公理F F1F F2F F1F F2F F3A AB BC CF F3A AB BC C推论推论2:三力平衡汇交定理三力平衡汇交定理 1.2 1.2 静力学基本公理静力学基本公理F F1F F2F F1F F2F F3A AB BC CF F31.3 1.3 约束与约束反力约束与约束反力一、概念一、概念自由体:自由体:位移不受限制的物体叫自由体。位移不受限制的物体叫自由体。1.3 1.3 约束与约束反力约束与约束反力一、概念一、概念位移受限制的物体叫非自由体。
8、位移受限制的物体叫非自由体。非自由体:非自由体:一、概念一、概念自由体:自由体:1.3 1.3 约束与约束反力约束与约束反力一、概念一、概念运运动动受限制的物体叫非自由体。受限制的物体叫非自由体。非自由体:非自由体:自由体:自由体:运动不受限制的物体叫自由体。运动不受限制的物体叫自由体。约束:约束:限制非自由体某些方向运动的周围物限制非自由体某些方向运动的周围物体称为约束。体称为约束。约束反力:约束反力:1.3 1.3 约束与约束反力约束与约束反力 约束对被约束物体的作用约束对被约束物体的作用叫约束反力。叫约束反力。大小未知;大小未知;方向与被约束物体的运动或运动趁势方向相反;方向与被约束物体
9、的运动或运动趁势方向相反;作用点在物体与约束的接触点。作用点在物体与约束的接触点。约束反力特点:约束反力特点:1.3 1.3 约束与约束反力约束与约束反力二、常见约束的类型及约束反力的确定二、常见约束的类型及约束反力的确定1.1.柔索约束柔索约束如:绳索、如:绳索、链条、链条、胶带等。胶带等。例例 吊灯 柔索类约束柔索类约束只能受拉只能受拉,所以它们的约束反,所以它们的约束反力是力是作用在接触点作用在接触点,方向,方向沿绳索背离物体沿绳索背离物体。PPTT1T1T2T2 1.3 1.3 约束与约束反力约束与约束反力柔索约束柔索约束 约束反约束反力作用在接触点处力作用在接触点处,方向,方向沿公法
10、线沿公法线,指向受力物体。指向受力物体。PFN1.3 1.3 约束与约束反力约束与约束反力PFNFNAFNB2.2.光滑接触面约束光滑接触面约束1.3 1.3 约束与约束反力约束与约束反力3.3.光滑圆柱铰链约束光滑圆柱铰链约束圆柱铰链 光滑圆柱铰链光滑圆柱铰链约束特点:由两个各穿孔的构件及圆柱销钉组成,约束特点:由两个各穿孔的构件及圆柱销钉组成,如剪刀。如剪刀。AFxFyAAF1.3 1.3 约束与约束反力约束与约束反力光滑圆柱铰链约束光滑圆柱铰链约束1.3 1.3 约束与约束反力约束与约束反力光滑圆柱铰链约束光滑圆柱铰链约束F Fx xF Fy yF Fx x1.3 1.3 约束与约束反力
11、约束与约束反力4.4.固定铰链支座固定铰链支座1.3 1.3 约束与约束反力约束与约束反力固定铰链支座固定铰链支座FAyFAxFR的实际方向也的实际方向也可以向下可以向下1.3 1.3 约束与约束反力约束与约束反力5.5.可可(活活)动铰动铰(链链)支座支座活动铰链支座活动铰链支座1.3 1.3 约束与约束反力约束与约束反力FNA滑槽与销钉滑槽与销钉1.3 1.3 约束与约束反力约束与约束反力FN 二二 力力 杆杆FA1.3 1.3 约束与约束反力约束与约束反力6.6.链杆链杆F FB BF FA A A AB B7.7.固定支座固定支座1.3 1.3 约束与约束反力约束与约束反力AFAyFA
12、xMA活动铰支座活动铰支座固定铰支座固定铰支座AFAAFAyFAx(3)固定支座固定支座AFAyFAxMA一、受力分析一、受力分析 解决力学问题时,首先要选定需要进行研究的物解决力学问题时,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称为物体的受力分析受力分析。作用在物体上的力有:作用在物体上的力有:主动力:主动力:如重力,风力,气体压力等。如重力,风力,气体压力等。被动力:被动力:即约束力。即约束力。1.4 1.4 构
13、件的受力分析及受力图绘制构件的受力分析及受力图绘制画物体受力图主要步骤为:画物体受力图主要步骤为:1.1.选研究对象选研究对象,取分离体;取分离体;2.2.主动力;主动力;3.3.画约束力。画约束力。二、受力图二、受力图1.4 1.4 构件的受力分析及受力图绘制构件的受力分析及受力图绘制 用力用力F 拉动碾子以轧平路面拉动碾子以轧平路面,重为重为G 的碾子受到一石的碾子受到一石块的阻碍,如图所示。试画出碾子的受力图。块的阻碍,如图所示。试画出碾子的受力图。A AB BF F例题例题例题例题 1 1 1 11.4 1.4 构件的受力分析及受力图绘制构件的受力分析及受力图绘制A AB B碾子的受力
14、图为:碾子的受力图为:碾子的受力图为:碾子的受力图为:F FF FA AF FB B解解解解:A AB BF F例题例题例题例题1 1 1 1G G1.4 1.4 构件的受力分析及受力图绘制构件的受力分析及受力图绘制例题例题例题例题 2 2 2 2 试画出图示结构中圆柱试画出图示结构中圆柱O及杆及杆AB的受力图。的受力图。FAxFAyFTBFNDFNEFAFTBAB1.4 1.4 构件的受力分析及受力图绘制构件的受力分析及受力图绘制 如如图图所所示示,水水平平梁梁AB用用斜斜杆杆支支撑撑,A、C、D三三处处均均为为光光滑滑铰铰链链连连接接。匀匀质质梁梁重重G1,其其上上放放一一重重为为G2 的
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