土木工程力学10-物体受力分析上

学习探究12019/10/6土木工程力学第一章第四节物体受力图的绘制（上）合肥铁路工程学校机电教研室学习探究22019/10/6物体受力图的绘制（上）温故知新学习探究知识强化课堂延伸提纲挈领学习探究32019/10/6本节课需要解决的问题:1、什么是分离体2、画受力图的一般程序步骤3、画受力图的注意事项学习探究学习探究42019/10/6第四节物体受力图的绘制（上）学习探究52019/10/6一、知识回顾1、柔体约束—反力方向沿着绳子背离物体2、光滑接触面约束—公法线及反力画法3、圆柱铰链约束—四选一4、链杆约束—（链杆和二力杆的异同）5、支座—11种表达及其反力画法学习探究62019/10/6ABC练习1、画出蓝色杆件ABC整体的约束反力画受力图的基本方法和步骤是怎样的呢？学习探究72019/10/6ABCABA:可动绞支座约束约束反力：为垂直支撑面的力FA。C:固定端支座约束约束反力为两个正交分力+力偶矩MC。FAFCxFCyMC整体的受力图C练习1、画出蓝色杆件ABC整体的约束反力学习探究82019/10/6某学生的作业力没有加标记B点圆柱铰链属于内力，不用画学习探究92019/10/6ABC练习1补充、画出蓝色杆件各部分的受力图ABFAFCxFCyMC整体的受力图FAABAB杆的受力图BCBC杆的受力图ByFCyFCxFBxFByF'MCBxF'C学习探究102019/10/6静力分析的重要任务之一就是根据静力学公理、约束反力等表示物体的受力情况，确定未知的约束反力。受力分析1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。学习探究112019/10/6简单地说，受力分析就是确定物体受了几个力，每个力的作用位置和力的作用方向。受力图2分离体——把研究对象解除约束，从周围物体中分离出来，单独画出其图形轮廓（力学简图）。受力图——将分离体所受的主动力和约束力分别用带箭头的线段表示在分离体上所得到的图形。学习探究122019/10/62受力图画受力图的步骤①选研究对象，画分离体图；②首先画上主动力；③明确研究对象所受周围的约束，根据约束类型，对号入座画约束力；④检查是否含有二力杆，如果有首先分析二力杆;必要时用二力平衡公理、三力平衡汇交定理确定某些约束力的指向。学习探究132019/10/63受力图主动力与被动力作用在物体上的力有：一类是：主动力,即荷载。如重力,风力、人对桌子的推力-------使物体运动或有运动趋势的力，具有独立的大小和方向。二类是：被动力，即约束反力。如绳子的拉力-------约束作用于非自由体限制其运动的力，大小取决于主动力，方向和所限制的运动方向相反。学习探究142019/10/64均布荷载荷载与均布荷载直接施加在结构上的各种主动力,习惯上称为荷载。例如结构自重、车辆荷载以及风、雪等自然荷载。连续作用在构件表面的较大面积上的荷载，叫做分布荷载，如雪荷载。荷载连续作用，且大小各处相等，这种分布荷载称为均布荷载。其单位为KN/m（意思是一米长度受到多大的力）。q学习探究152019/10/6（1）受力图只画分离体及其受到的全部外力；（2）每画一力都要有依据，不多不漏；（3）不要画错力的方向或作用线，反力要和约束性质相符。注意：学习探究162019/10/6（4）当分析两物体间的相互作用力时，要注意检查这些力的箭头是否符合作用力与反作用力的关系（等大、反向）。（5）当研究整体受力时，在受力图上只画出外部物体对整体的作用力（外力），不画整体内部各构件之间的作用力（内力）。注意：学习探究172019/10/6FBFFCBACBAFAxFAy例1注：如不特别指明，所有物体均不考虑重力。画简支梁AB的受力图1.选择研究对象画出分离体2.画出主动力3.画出被动力（约束反力）4.三力平衡汇交进行简化处理学习探究182019/10/6三力平衡汇交定理当两个力的作用线相交于某点时，第三个力的作用线一定也汇交于此。这个性质可以在知道两个力的方向后用来确定第三个力作用线的方位。F1CBAF3F2O学习探究192019/10/6FCBACBAFNBFFA例1注：如不特别指明，所有物体均不考虑重力。画简支梁AB的受力图1.选择研究对象画出分离体2.画出主动力3.画出被动力（约束反力）4.三力平衡汇交进行简化处理O学习探究202019/10/65简化受力进行受力简化的条件条件一：分离体受到固定铰支座、圆柱铰链约束条件二：分离体只受到3个力的作用受力简化的意义：原本固定铰支座、圆柱铰链约束的受力FR方向不能确定，因此我们用一对在X、Y轴上的正交分力Fx、Fy来表示，现在通过三力平衡汇交我们可以确定FR的实际方向，把FR的方向还原出来FRFxFy简化前简化后学习探究212019/10/6练习2：一小球自重为G，B点用绳拴在天花板支座上，C点不计摩擦，试画出小球的受力图BGACABCGFCFB1.选择研究对象画出分离体2.画出主动力3.画出约束反力学习探究222019/10/6ABCGFCFBBGAC依据力的可传性原理，可以把力画在圆心上。学习探究232019/10/6练习3：屋架受到均布风荷载q，屋架重为P，画出屋架的受力图解：取屋架为分离体，画简图画出主动力，包括重力P，和风荷载q画出被动力，约束反力FBFAYFAX学习探究242019/10/6如图所示结构，画出AD杆、BC杆的受力图。DCBAFFAyFAxACDF'CFF'CDCAFFABCFBFC例2二力杆是解题突破口学习探究252019/10/6如图所示结构，画出AD杆、BC杆及整体的受力图。例2DCBAPFAyFAxF'CPF'CPFABCFBFC整体的受力图?或ACDACDO二力杆是解题突破口三力绞是可以简化的学习探究262019/10/6整体的受力图DCBAP整体受力图上只画外力，不画内力!FAxFBPDCBADCBAFAy学习探究272019/10/6二力杆链杆作用力与反作用力其他约束（柔体—光滑—圆柱——3种支座）主动力受力图：画力的顺序学习探究282019/10/6如图所示结构，画出AC杆、CD杆及整体的受力图。例3PADBCqBAC分析AC杆受力FAxFAyFBqFCxFCyDC分析CD杆受力PFDq'CyF'CxF学习探究292019/10/6如图所示结构，画出AC杆、CD杆及整体的受力图。例3PADBCq分析整体的受力PCADBqFBFDFAxFAy学习探究302019/10/6【思考】如果下图中杆的自重不计，那么杆AB的受力是一样的吗？试画出下图中杆AB的受力图进行比较（左图C处是光滑接触面）。FCFC学习探究312019/10/6画受力图应注意的问题除重力、电磁力外，物体之间只有通过接触才有相互机械作用力，要分清研究对象（受力体）都与周围哪些物体（施力体）相接触，接触处必有力，力的方向由约束类型而定。1、不要漏画力学习探究322019/10/62、不要多画力要注意力是物体之间的相互机械作用。因此对于受力体所受的每一个力，都应能明确地指出它是哪一个施力体施加的。画受力图应注意的问题学习探究332019/10/6约束反力的方向必须严格按照约束类型来画，不能单凭直观或根据主动力的方向来简单推想。在分析两物体之间的作用力与反作用力时，要注意，作用力的方向一旦确定，反作用力一定要与作用力方向相反，不要把箭头方向画错。3、不要画错力的方向画受力图应注意的问题学习探究342019/10/6画受力图应注意的问题即受力图一定要画在分离体上。（用约束反力代替原先的约束）4、受力图上不能再带约束。学习探究352019/10/6画受力图应注意的问题一个力，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。5、受力图上只画外力，不画内力。学习探究362019/10/6画受力图应注意的问题对于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。6、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。7、正确判断二力构件并优先分析。学习探究372019/10/6课件复习静力学公理231巩固约束及反力画法受力分析练习学习探究382019/10/61、习题集第6页第6题；2、习题集第7页第7题（a）、（e）、（f）要求用铅笔画图！课外作业学习探究392019/10/6习题集第6页第6题作业题CFP1ABDFP2FPCABDCABE（b）（a）（c）FP学习探究402019/10/6习题集第7页第7题作业题D绳ABCE绳AGB（a）圆管C、杆AB（f）物块、滑轮、杆（e）杆AB、CDBCDAFP学习探究412019/10/6习题集第6页第6题作业解答CFP1ABDFP2（a）1.选择研究对象画出分离体2.画出主动力3.画出约束反力AB所示结构各部分的受力图FP1FAxFAyFB梁AB部分的受力图A：固定绞支座B：可动绞支座学习探究422019/10/6习题集第6页第6题作业解答CFP1ABDFP2（a）1.选择研究对象画出分离体2.画出主动力3.画出约束反力CBD所示梁各部分的受力图梁BD部分的受力图FP2FBFDC位于内部不考虑受力B：可动绞支座D：可动绞支座学习探究432019/10/6习题集第6页第6题作业解答CFP1ABDFP2（a）1.选择研究对象画出分离体2.画出主动力3.画出约束反力CABD所示梁各部分的受力图梁整体的受力图FP1FP2FAxFAyFBFD学习探究442019/10/6习题集第6页第6题作业解答CFP1ABDFP2（a）CABD梁整体的受力图FP1FP2FAxFAyFBFDABFP1FAxFAyFB梁AB部分的受力图CBD梁BD部分的受力图FP2FBFD学习探究452019/10/6习题集第6页第6题作业解答1.选择研究对象画出分离体2.画出主动力3.画出约束反力所示结构各部分的受力图拱BC部分的受力图BCBC是二力杆要先画FBFC学习探究462019/10/6习题集第6页第6题作业解答1.选择研究对象画出分离体2.画出主动力3.画出约束反力所示结构各部分的受力图拱AC部分的受力图FPACFAxFAyF'C学习探究472019/10/6习题集第6页第6题作业解答1.选择研究对象画出分离体2.画出主动力3.画出约束反力所示结构各部分的受力图拱AC部分的受力图FPACF'C可以用三力平衡汇交定理确定A点方向OFA学习探究482019/10/6习题集第6页第6题作业解答拱BC部分的受力图FBFCFPACFAxFAyF'C拱AC部分的受力图FPCABFAxFAyFB拱整体的受力图学习探究492019/10/6习题集第6页第6题作业解答1.选择研究对象画出分离体2.画出主动力3.画出约束反力所示结构各部分的受力图钢架CDE部分的受力图CDEFPFPFEE：可动绞支座C：光滑圆柱铰链三力平衡汇交确定C点方向FC学习探究502019/10/6习题集第6页第6题作业解答1.选择研究对象画出分离体2.画出主动力3.画出约束反力钢架ACB部分FPB：可动绞支座C：利用反作用力确定方向A：三力平衡汇交确定方向CABFBF'CFA学习探究512019/10/6习题集第6页第6题作业解答钢架整体的受力图FPCABDEFPFEFBFAFAxFAyA学习探究522019/10/6习题集第7页第7题作业解答D绳APBCE绳AGB（a）（f）（e）学习探究532019/10/6习题集第7页第7题作业解答D绳ABCE圆管C、杆ABDCE1.选择研究对象画出分离体圆管C的受力图2.画出主动力G3.画出约束反力D：光滑接触面约束，指向圆心E：光滑接触面约束，指向圆心FNDFNE学习探究542019/10/6习题集第7页第7题作业解答D绳ABCE圆管C、杆ABABD1.选择研究对象画出分离体杆AB的受力图2.画出主动力(略)3.画出约束反力B：柔体约束，沿绳离开杆D