2结构计算简图和物体受力分析

§2.1静力学的基本概念和静力学公理§2.2约束约束反力§2.3结构计算简图§2.4物体的受力分析一、力的概念1．定义：力是物体间的相互机械作用，这种作用可以改变物体的运动状态。2.力的效应：§2.1静力学基本概念和静力学公理①运动效应(外效应，即物体运动状态的改变)②变形效应(内效应，即物体形状的改变)maFE——牛顿第二定律——胡克定律力的单位：国际单位制：牛顿(N)千牛顿(kN)3.力的三要素：大小，方向，作用点AF力是矢量力的存在形式：分布力、集中力§2.1静力学基本概念和静力学公理4.力系：是指作用在物体上的一群力。平衡力系：物体在力系作用下处于平衡，我们称这个力系为平衡力系。等效力系：如果两个力系分别作用于同一物体，且效应相同，则我们称这两个力系为等效力系。力系的分类：平面力系与空间力系汇交力系、平行力系、任意力系§2.1静力学基本概念和静力学公理公理：是人类经过长期实践和经验而得到的结论，它被反复的实践所验证，是无须证明而为人们所公认的结论。公理1力的平行四边形法则作用于物体上同一点的两个力可合成一个合力，此合力也作用于该点，合力的大小和方向由以原两力矢为邻边所构成的平行四边形的对角线来表示。21FFR§2.1静力学基本概念和静力学公理作用于刚体上的两个力，使刚体平衡的必要与充分条件是：这两个力大小相等|F1|=|F2|方向相反F1=–F2作用线共线，作用于同一个物体上。公理2二力平衡公理§2.1静力学基本概念和静力学公理在已知力系上加上或减去任意一个平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用。推论1：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的任一点，而不改变该力对刚体的效应。因此，对刚体来说，力作用三要素为：大小，方向，作用线公理3加减平衡力系原理§2.1静力学基本概念和静力学公理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一点，且三力的作用线共面。（必共面，在特殊情况下，力在无穷远处汇交——平行力系。）推论2：三力平衡汇交定理[证]∵为平衡力系，∴也为平衡力系。又∵二力平衡必等值、反向、共线，∴三力必汇交，且共面。321,,FFF321,,FFF3,FR§2.1静力学基本概念和静力学公理公理4作用力和反作用力定律等值、反向、共线、异体、且同时存在。[例]吊灯§2.1静力学基本概念和静力学公理约束反力：约束给被约束物体的力叫约束反力。§2-2约束与约束反力一、概念自由体：位移不受限制的物体叫自由体。非自由体：位移受限制的物体叫非自由体。约束：对非自由体的某些位移预先施加的限制条件称为约束。（这里，约束是名词，而不是动词的约束。）主动力：作用于非自由体上的约束反力以外的力统称为主动力。如重力、风力等。①大小常常是未知的；②方向总是与约束限制的物体的位移方向相反；③作用点在物体与约束相接触的那一点。约束反力特点：GGN1N2§2-2约束与约束反力绳索类只能受拉，所以它们的约束反力是作用在接触点，方向沿绳索背离物体。二、约束类型和确定约束反力方向的方法：1.柔索约束PPTS1S'1S'2S2§2-2约束与约束反力约束反力作用在接触点处，方向沿公法线，指向受力物体2.光滑面约束(光滑指不计摩擦)PNNPNANB§2-2约束与约束反力3.光滑圆柱铰链约束约束反力作用在接触点处，方向不定，作用线必垂直于轴线并通过轴心。AAXAYAA§2-2约束与约束反力①固定铰支座：圆柱铰链中有一个连接固定即为固定铰支§2-2约束与约束反力约束反力作用在接触点处，方向不定，作用线必垂直于轴线并通过轴心。4.铰支座固定铰支座§2-2约束与约束反力②活动铰支座（滚动支座、辊轴支座）§2-2约束与约束反力§2-2约束与约束反力5.链杆约束只在铰点受两个力二处于平衡的构件。又叫二力杆。此二力等值、反向、共线6.固定端约束（固定支座）§2-2约束与约束反力==§2-2约束与约束反力7.定向支座YMXM一、选取结构的计算简图必要性、重要性：将实际结构作适当地简化，忽略次要因素，显示其基本的特点。这种代替实际结构的简化图形，称为结构的计算简图。合理地选取结构的计算简图是结构计算中的一项极其重要而又必须首先解决的问题。§2-3结构计算简图二、结点的简化杆件间的连接区通常简化成为三种理想情况：（1）铰结点：约束各杆端不能相对移动，但可相对转动；可以传递力，不能传递力矩。（2）刚结点：连接各杆端既不能相对移动，又不能相对转动；既可以传递力，又可传递力矩。（3）组合结点：是一些杆端为刚结，另一些杆端为铰结。！！三、支座的简化（1）滚轴支座：约束杆端不能竖向移动，但可水平移动和转动。只有竖向反力。（2）定向支座：允许杆端沿一定方向自由移动，而沿其它方向不能移动，也不能转动。（3）铰支座：约束杆端不能移动，但可以转动。有两个互相垂直的反力，或合成为一个合力。（4）固定端：约束杆端不能移动也不能转动，有三个反力分量。§2-3结构计算简图↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓l四、结构的计算简图举例例1：§2-3结构计算简图例2：§2-3结构计算简图例3：§2-3结构计算简图细石混凝土填充↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓1、梁3、桁架5、组合结构4、刚架2、拱五、平面杆系结构的分类§2-3结构计算简图一、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：一类是:主动力,如重力,风力,气体压力等。二类是：被动力，即约束反力。§2-4物体的受力分析画物体受力图主要步骤为：①选研究对象；②取分离体；③画上主动力；④画出约束反力。二、受力图[例1]（不计杆AB的自重）§2-4物体的受力分析[例2]画出下列各构件的受力图QAOBCDE§2-4物体的受力分析QAOBCDE§2-4物体的受力分析QAOBCDE§2-4物体的受力分析[例3]画出下列各构件的受力图说明：三力平衡必汇交当三力平行时，在无限远处汇交，它是一种特殊情况。§2-4物体的受力分析[例4]尖点问题应去掉约束应去掉约束§2-4物体的受力分析ABCQQABCNBNCNBNANC[例5]画出下列各构件的受力图§2-4物体的受力分析三、画受力图应注意的问题除重力外，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。2、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。1、不要漏画力§2-4物体的受力分析约束反力的方向必须严格地按照约束的类型来画，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，反作用力的方向一定要与之相反，不要把箭头方向画错。3、不要画错力的方向4、受力图上不能再带约束。即受力图一定要画在分离体上。§2-4物体的受力分析一个力，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。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。5、受力图上只画外力，不画内力。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。§2-4物体的受力分析